生理唤醒作为功能脑网络个体差异的主要来源

《Communications Biology》：Physiological arousal as a predominant source of individual differences in functional brain networks

　　

摘要

了解大脑网络组织的个体差异对于在精准精神病学中开发基于fMRI的生物标志物至关重要。我们的研究表明，通过fMRI信号中的系统性低频振荡幅度来评估的唤醒状态，与功能大脑网络特性的个体间差异存在显著关联（例如，默认模式网络与背侧注意力网络之间的连接度R值为0.70；默认模式网络的动态特性R值为-0.63），且这种关联在不同的实验 session和样本中均得到验证。即使在从BOLD信号中剔除sLFO因素后，这些关联依然存在，同时使用其他已建立的生理唤醒指标也得到了类似的结果，这表明与唤醒相关的生理机制显著影响了大脑网络测量的差异性。药物干预实验显示，儿茶酚胺能激动剂会提高唤醒水平，从而增强网络分化，而拮抗剂则会产生相反的效果。这些发现表明，与唤醒相关的生理过程是导致通过fMRI检测到的功能大脑网络特性个体差异的重要原因，同时也说明儿茶酚胺能调节是通过与唤醒相关的过程来实现这些效应的。