《Brain-Apparatus Communication: A Journal of Bacomics》：Enhanced alpha oscillations underlie altered BOLD responses in schizophrenia: a simultaneous EEG-fMRI study
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目的：探究精神分裂症中神经振荡功率的频率特异性改变及其相关的血氧水平依赖（BOLD）反应。方法：研究获取了98名精神分裂症患者和98名健康对照者的静息态脑电图-功能磁共振成像（EEG-fMRI）数据。研究人员计算了五个频段和五个通道组的EEG功率。将EEG衍生
目的：探究精神分裂症中神经振荡功率的频率特异性改变及其相关的血氧水平依赖（BOLD）反应。方法：研究获取了98名精神分裂症患者和98名健康对照者的静息态脑电图-功能磁共振成像（EEG-fMRI）数据。研究人员计算了五个频段和五个通道组的EEG功率。将EEG衍生的功率时间序列与血流动力学响应函数进行卷积，并纳入广义线性模型以估计频率特异性BOLD反应。随后进行了组间比较及与PANSS（阳性与阴性症状量表）评分的相关性分析。结果：患者组在theta、alpha、beta和gamma频段表现出功率增加，其中alpha频段的改变最为显著，尤其是在右侧顶叶区域。基于EEG的fMRI分析显示，默认网络和额顶网络内的额叶区域出现alpha相关BOLD反应增强。中央通道组的theta功率与角回激活降低相关，而额叶通道组的theta功率与双侧楔前叶激活增强相关。alpha和theta功率以及alpha相关的额叶激活与症状严重程度呈正相关。意义：这些发现揭示了精神分裂症中神经振荡与BOLD反应之间的异常关系，强调了alpha失调与脑整合功能受损的关联。该研究提供了一个将电生理活动与大尺度网络功能障碍联系起来的多模态框架。
精神分裂症是一种影响约1%全球人口的严重精神疾病，以阳性症状（如幻觉、妄想）、阴性症状（如情感迟钝、社交退缩）和认知损害为主要特征。神经影像学研究已发现患者存在广泛的结构和功能异常，但微观神经活动与宏观血流动力学反应之间的关系仍不清楚。脑电图（EEG）具有毫秒级时间分辨率，能够直接测量皮层神经活动，其节律可按频率分为delta、theta、alpha、beta、gamma等频段，分别反映不同功能状态。既往研究发现精神分裂症患者存在多频段EEG功率异常，其中慢波（delta、theta）活动增强的结论较为一致，而alpha及高频（beta、gamma）的改变方向仍存在争议。由于EEG空间分辨率有限，异常神经活动的精确来源难以定位。同步脑电图-功能磁共振成像（EEG-fMRI）结合了EEG的时间分辨率与fMRI的空间分辨率，可在全脑水平研究频率特异性神经活动与血氧水平依赖（BOLD）反应的关系。然而，目前尚缺乏在完整频谱和多个通道组水平上对精神分裂症进行系统EEG-fMRI研究的报道。为此，研究人员开展了本研究。
研究人员共纳入98名精神分裂症患者和98名健康对照，采集静息态同步EEG-fMRI数据，系统分析了五个频段和五个通道组的EEG功率异常及其相关BOLD反应。结果发现患者theta、alpha、beta、gamma功率均增加，其中alpha改变最突出；alpha活动与默认网络（default mode network, DMN）和额顶网络（frontoparietal network, FPN）内额叶BOLD反应增强相关，且与临床症状严重程度相关。该研究揭示了神经振荡与大规模脑网络功能障碍之间的异常耦合，为理解精神分裂症跨尺度脑功能失调提供了多模态框架。
在关键技术方法上，研究人员从电子科技大学成都脑科学研究所临床医院和MR中心招募了患者（n=98）和健康对照（n=98），其中患者及56名对照在站点1（西门子3T）扫描，其余42名对照在站点2（GE 3T）扫描。所有患者依据《精神障碍诊断与统计手册》第四版（DSM-IV）诊断，症状由阳性与阴性症状量表（PANSS）评估。EEG数据通过MR兼容电极帽采集，采样率5000Hz。功率谱采用pwelch方法计算，频段分为delta（2–4Hz）、theta（4–8Hz）、alpha（8–13Hz）、beta（13–30Hz）、gamma（30–45Hz），并提取额叶、中央、枕叶、左颞、右颞五个通道组的功率时间序列。将功率序列与四个峰延迟（3、5、7、9秒）的血流动力学响应函数（HRF）卷积后，分别纳入广义线性模型（GLM）估计BOLD反应。所有指标经Combat方法协调站点效应，组间比较控制年龄和性别，症状相关采用Spearman相关分析。
**Increased power in schizophrenia（精神分裂症患者功率增加）**：通过两组间EEG功率比较发现，delta功率组间无显著差异；患者theta、alpha、beta、gamma功率均显著升高。alpha频段改变最突出且空间范围最广，主要位于右侧顶叶区域（电极TP8、P8、CP6、PO8、P6、CP4）；theta增加见于O2和PO8电极；beta增加位于右侧顶枕区（PO8、P8、O2、POz）；gamma增加见于左颞顶区（TP7）、右额叶（F4）和右顶枕区（P8、PO8）。
**Altered BOLD responses to EEG power（EEG功率相关BOLD反应的改变）**：基于EEG的fMRI分析显示，右颞delta功率降低右直回激活，枕区delta功率增强右罗兰迪克岛盖激活；中央通道组的theta功率降低左侧眶额上回内侧部分和角回激活，而中央和额叶通道组的theta功率均增强右侧额下回三角部激活，额叶theta同时增强左枕中回和双侧楔前叶激活；中央和枕区alpha功率均增强额叶区域激活（中央通道组：双侧眶额下回、右内侧眶额上回；枕区通道组：双侧眶额中回、双侧眶额下回）；额叶和枕区beta功率均增强右侧罗兰迪克岛盖激活；左颞gamma功率显著增强右侧丘脑激活。
**Associations with clinical variables（与临床变量的关联）**：Spearman相关分析显示，P6电极alpha功率与PANSS阴性症状分呈显著正相关（r=0.322，p=0.002），O2电极theta功率同样与PANSS阴性分正相关（r=0.247，p=0.018）；中央通道组alpha功率驱动的右眶额下回激活与PANSS一般症状分正相关（r=0.261，p=0.012）。
在讨论部分，研究人员指出，alpha节律通常反映皮层抑制和信息门控机制。右顶叶alpha增强可能表明患者需要更多神经资源维持静息状态，而过度抑制可能导致阴性症状。alpha相关的额叶BOLD激活增强主要位于DMN和FPN，提示alpha对高阶认知网络的调控受损，DMN过度激活可能与病理性自我指向思维有关，FPN异常可能影响内外注意协调。初级感觉区（中央、枕区）alpha振荡与额叶BOLD激活的关联提示一种自下而上的耦合模式，非侵入性脑刺激技术靶向初级皮层区域可能值得进一步研究，以调节alpha振荡和网络功能平衡。theta活动方面，角回作为DMN与FPN动态交互的关键枢纽，其激活降低可能反映网络交互功能障碍；楔前叶激活增强则可能反映异常的自我参照加工。此外，delta、beta、gamma频段的特异性改变也被认为分别与慢节律协调、感觉运动整合和丘脑功能异常有关。
研究结论：本研究采用同步EEG-fMRI系统考察了精神分裂症全频段和五个通道组的EEG节律相关BOLD反应，提供了超越单一模态的综合跨模态特征。研究显示患者多个频段振荡功率增加，其中alpha异常最为显著且空间范围最广，尤其在右顶叶；alpha活动与DMN和FPN内额叶BOLD反应增强相关，并与临床症状显著相关，凸显其在连接局部神经活动与大尺度网络功能障碍中的核心作用。此外，theta活动与DMN枢纽的分离模式相关——角回激活降低而楔前叶增强，提示整合功能受损和自参照加工改变。总体而言，精神分裂症表现为神经振荡与BOLD反应的异常关系，其中alpha失调与大规模脑网络整合和协调受损相关。
