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在脑电（EEG）用于评估功能脑连接性（FC）的研究中，方法差异导致结果异质性。研究人员测试不同 EEG 预处理步骤对 FC 测量的影响，发现 wICA 或 ICA 去噪、CSD 重参考、rMSC 测量 FC 的组合表现最佳，为相关研究提供了可靠依据。
在脑科学的研究领域中，脑电图（EEG）是探索大脑奥秘的重要工具。它能够检测和分析大脑神经元群体网络产生的电信号，通过评估 EEG 电极记录信号间的关系，可获取大脑功能连接性（FC）的信息，这对于理解大脑的工作机制意义非凡。然而，当前 EEG 研究面临着诸多挑战。不同研究在测量 FC 时所采用的方法差异巨大，从原始数据的预处理，到 FC 测量指标的选择，都缺乏统一标准，这使得研究结果的异质性问题十分突出，严重影响了研究的准确性和可比性。
为了攻克这些难题，推动脑科学研究的发展，来自多个机构的研究人员展开了深入探索，其研究成果发表在《Clinical Neurophysiology》上。研究人员旨在评估不同 EEG 预处理步骤对真实 EEG 数据中 FC 测量的影响，进而找到最佳的预处理流程，为后续研究提供可靠的方法学依据。
在这项研究中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：
- 数据来源：使用 BrainClinics 的 “TD - BRAIN” 开源 EEG 数据集，该数据集包含 1274 个来自不同年龄、背景和健康状况参与者的数据，为研究提供了丰富的样本资源。
- 预处理技术：采用 RELAX 自动化 EEG 预处理管道，测试了独立成分分析（ICA）、小波增强 ICA（wICA）和多通道维纳滤波器（MWF）这三种常用的伪迹去除技术；同时对数据进行 2s 和 6s 的分段，并分别使用公共平均参考（CAR）和电流源密度（CSD）重参考技术处理数据。
- FC 评估指标：选用了虚相干（iCOH）、功率谱相干（rMSC）和加权相位滞后指数（wPLI）这三种常用的 FC 指标来评估不同预处理条件下的 FC。
- 数据分析方法：运用 JASP 软件进行统计分析，通过单因素方差分析（ANOVA）检验不同年龄组间 FC 的差异；利用 Python 中的 Scikit - Learn 工具包，采用支持向量机（SVM）分类算法评估各预处理流程对年龄组的分类性能；使用组内相关系数（ICC）评估 FC 估计的重测信度。
研究结果如下：
- 评估管道在检测年龄相关差异中的性能：通过 36 次 ANOVA 分析，发现对于基于功率的 FC（使用 rMSC 指标）估计，表现最佳的预处理管道包括 CSD 重参考、ICA 或 wICA 伪迹去除，以及使用 2s 或 6s 的 epoch。而对于基于相位的 FC（wPLI 和 iCOH）估计，最佳管道则包含 CAR 重参考、6s epoch，以及 ICA 或 wICA 伪迹去除方法。同时，基于功率的 FC（rMSC）随年龄增长呈现先增后减的趋势，而基于相位的 FC（iCOH 和 wPLI）则从儿童期到成年期逐渐降低，之后变化较小。
- SVM 对年龄组的分类：综合 SVM 分类结果和 ANOVA 检验，表现最佳的管道包含 CSD 重参考、wICA 或 ICA 清洗，以及 rMSC FC 指标。2s 和 6s epoch 的管道均在最佳表现组中，表明 epoch 长度对管道性能影响不大。此外，通过对最年轻年龄组不同性别 FC 估计的比较，发现性别对 FC 估计无显著影响。
- FC 管道的重测信度：所有估计 alpha FC 的管道都表现出良好的重测信度。其中，使用 rMSC FC 指标、CAR 重参考和 ICA 或 MWF 伪迹减少方法的管道重测信度最高。但由于 rMSC 与 CAR 结合易受容积传导影响，综合考虑，使用 rMSC 指标和 CSD 重参考的管道在区分年龄组和重测信度方面表现最佳。
在讨论部分，研究人员对各项结果进行了深入分析。在伪迹去除技术方面，ICA 和 wICA 在 FC 识别上表现更优，尤其是 wICA 与 rMSC、CSD 结合时重测信度更高，但该结论可能仅适用于 alpha FC。MWF 虽在减少伪迹方面表现良好，但在检测年龄相关 alpha FC 差异上不如前两者。在重参考技术方面，考虑到 rMSC 易受容积传导影响，推荐使用 CSD 与 rMSC 结合以控制该影响。对于 epoch 长度，由于数据限制未能得出明确结论。同时，研究还发现基于功率和相位的 alpha FC 管道在年龄相关效应上呈现相反模式，这可能反映了不同的神经生理特性。
总的来说，这项研究意义重大。它为 EEG - FC 测量提供了优化的预处理流程，基于 wICA 去噪、CSD 重参考和 rMSC 测量 FC 的管道，在检测年龄相关差异、分类年龄组和保持高重测信度方面表现出色。若关注相位 - 基于的 FC 估计，MWF 清洗、CAR 重参考和 iCOH 测量的管道表现最佳。这不仅有助于提高 EEG 研究的准确性和可靠性，还为后续脑科学研究提供了标准化的方法参考，推动了该领域的进一步发展。不过，研究也存在一定局限性，如样本性别比例差异、电极数量较少、记录长度较短等问题，未来还需更多研究加以完善和拓展。
