白质静息态BOLD信号的皮层调制机制：基于功能网络与髓鞘结构的解码研究

本研究通过分析120名健康成人的静息态fMRI数据，揭示了皮层自发神经活动（以fALFF量化）对白质BOLD信号的网络特异性调制规律。研究人员发现初级感觉网络（如视觉、听觉）比高级认知网络（如默认模式网络）对白质信号影响更强（r=0.8110, p<0.0001），且调制强度与皮层髓鞘含量显著相关（r=0.7199）。该成果首次系统证实白质BOLD信号可编码特定皮层网络活动，为理解全脑功能架构提供了新视角。

长期以来，功能磁共振成像（fMRI）研究主要聚焦于灰质的血氧水平依赖（BOLD）信号，而白质BOLD信号的意义长期被忽视。尽管近年有研究表明白质可能存在功能性活动，但对其信号来源仍存争议——究竟是真实神经活动的反映，还是邻近灰质信号"污染"或全局生理噪声的产物？这一争议严重阻碍了对全脑功能架构的完整理解。

为解答这一关键问题，范德堡大学成像科学研究所（Vanderbilt University Institute of Imaging Science）的Zhaohua Ding团队在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究。研究人员创新性地采用信号投影分析方法，通过对120名健康成人静息态fMRI数据的系统解码，首次证实白质BOLD信号确实携带特定皮层网络活动的信息，且其调制模式与皮层髓鞘结构存在明确关联。

研究主要采用三项关键技术：1）基于Human Connectome Project数据库的多模态MRI数据分析；2）皮层-白质信号投影计算（通过时间序列内积量化信号相似性）；3）结合扩散张量成像（DTI）的纤维追踪验证。所有分析均通过严格的对照实验（如颅骨骨髓信号分析）排除全局信号干扰。

结果部分

皮层活动强度与白质信号调制的关系

研究发现皮层低频振幅（fALFF）与白质信号投影值呈强正相关（r=0.8110），且在仅保留57个深部白质体素的极端验证中仍保持显著（r=0.7108）。对照实验显示颅骨骨髓信号与皮层活动无相关性（r=0），有力排除了全局信号干扰的假说。

功能网络的分层调制特征

网络特异性空间分布模式

髓鞘结构的调控作用

这项研究通过多维度证据链证实：静息态白质BOLD信号可特异性反映皮层网络活动，其调制强度遵循"功能层级原则"——进化上更古老、髓鞘化程度更高的初级感觉网络对白质信号影响更强。该发现不仅解决了白质功能信号来源的长期争议，更建立了"皮层-白质功能耦合"的新范式，为研究脑网络信息传递机制提供了重要方法论。未来研究可在此基础上探索白质功能信号在神经精神疾病中的变化规律，推动全脑连接组学的创新发展。