失眠患者大脑状态转换减少：来自fMRI脑动态建模的证据

《Cerebral Cortex》：Reduced switching between brain states in insomnia: evidence from modeling of fMRI brain dynamics

本研究通过功能磁共振成像和隐藏马尔可夫模型，比较失眠症患者与正常对照组的大脑动态，发现患者清醒时默认模式网络和前额-顶叶网络状态转换率显著降低，并伴随全局激活状态时间增加，揭示失眠症脑功能灵活性下降的特征。

　　

摘要

失眠症是最常见的睡眠障碍，影响着数百万人。脑科学研究发现，失眠与大规模脑网络的功能紊乱有关，这种紊乱不仅发生在睡眠期间，也存在于清醒休息状态。然而，其背后的脑部活动机制仍知之甚少。在本研究中，我们采用数据驱动的框架直接探讨了这一问题，以评估大脑活动的时间变化特性。我们利用功能性磁共振成像（fMRI）技术，将失眠患者与没有睡眠问题的对照组进行了对比。通过隐马尔可夫模型（HMM）对整个大脑的活动动态进行完全数据驱动的分析，我们发现失眠患者的不同大脑状态之间的转换频率显著降低。具体而言，HMM分析显示，失眠患者大脑在两种全脑状态（默认模式网络和额顶叶网络）中的停留时间明显减少，而处于全局激活状态的时间则相应增加。总体而言，这些研究结果表明，失眠患者的脑部活动在清醒休息时表现出较低的灵活性，即大脑状态之间的转换能力较弱。这突显了评估大脑活动的时空动态对于深入理解失眠症神经机制的重要性。