基于状态的人脑情绪处理动态功能连接分析：揭示fMRI数据中的网络重组机制

本研究利用HCP项目中100名健康受试者的fMRI数据，通过滑动窗口相关性和k-means聚类分析，揭示了面部情绪处理过程中三个特征性动态功能连接状态，发现边缘系统-前额叶-视觉网络的过渡概率变化最为显著，为情感神经回路的动态机制提供了新见解。

　　

情绪渗透在人类生活的方方面面，作为沟通交互的重要基础。情绪处理（EP）这一复杂现象涉及多个脑区间的动态交互。尽管研究取得重大进展，理解情绪的时间动态特性仍存在挑战。本研究利用人类连接组计划（HCP）中100名健康参与者的功能磁共振成像（fMRI）数据，探索了情绪处理任务中动态功能连接（dFC）模式的改变。

通过AAL图谱将大脑划分为90个感兴趣区（ROIs），并归类为6大网络和10个知名脑区。采用基于滑动窗口相关性（SWC）和k-means聚类的dFC分析方法识别离散连接状态，使用无监督有效性指标轮廓系数确定最优状态数量为3。借助隐马尔可夫模型（HMM）估算了面孔与图形两种条件下各状态的平均驻留时间和状态转移概率矩阵。

研究发现三个显著不同的dFC状态，其中转移概率差异最显著的状态涉及前额顶叶、边缘系统和视觉网络。所有状态中均观察到多个关键双侧脑区的dFC显著变化，包括边缘系统（杏仁核(amygdala)、海马(hippocampus)、海马旁回(parahippocampal)和直回(rectus)）、默认模式网络（前扣带回(anterior cingulate gyrus)、中扣带回(median cingulate gyrus)、后扣带回(posterior cingulate gyrus)和角回(angular)）、前额顶叶网络（顶下回(inferior parietal gyrus)、顶上回(superior parietal gyrus)和额中回(middle frontal gyrus)）、视觉网络（枕下回(inferior occipital gyrus)、梭状回(fusiform)、楔叶(cuneus)、楔前叶(precuneus)、舌回(lingual)和距状沟(calcarine)）、颞顶叶网络（中央旁小叶(paracentral lobule)、中央前回(precentral)、中央后回(postcentral)、颞上回(superior temporal gyrus)、颞极 superior(temporal pole superior)和脑岛(insula)）以及皮层下网络（尾状核(caudate)、壳核(putamen)、苍白球(pallidum)和丘脑(thalamus)）。研究还识别出十大脑区间的三种dFC状态模式：额-中央-顶叶状态、额-颞-枕叶状态和全局状态。