《Frontiers in Neuroscience》：Regional and network patterns of sleep-depth-associated brain diffusion changes: an EEG-informed multishell diffusion MRI study
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睡眠被认为可调节脑内液体转运；然而，这些生理过程是否反映在睡眠期间的区域弥散磁共振成像（diffusion magnetic resonance imaging, MRI）参数及其区域间组织中，目前尚不清楚。研究人员对12名健康成年人在唑吡坦（zolpidem
睡眠被认为可调节脑内液体转运；然而，这些生理过程是否反映在睡眠期间的区域弥散磁共振成像（diffusion magnetic resonance imaging, MRI）参数及其区域间组织中，目前尚不清楚。研究人员对12名健康成年人在唑吡坦（zolpidem）辅助睡眠期间进行了同步脑电图（electroencephalography, EEG）和重复多壳弥散MRI采集。分析纳入了9名在全部弥散采集期间保持睡眠的参与者。每次扫描的睡眠深度使用比值比乘积（odds ratio product, ORP）量化，其与EEG定义的觉醒状态具有极好的一致性，并与相对δ功率呈预期的负相关。在约翰霍普金斯大学ICBM-DTI-81白质图谱和自动化解剖标记图谱第2版（Automated Anatomical Labeling atlas, v. 2, AAL2）灰质区域内量化了弥散张量和弥散峰度指标。研究人员检查了区域睡眠深度关联和区域间相关网络。探索性分析显示，较深的睡眠与较低的白质各向异性相关，表现为主要投射和联合通路中分数各向异性（fractional anisotropy, FA）和峰度分数各向异性（kurtosis fractional anisotropy, KFA）降低。在灰质中，与睡眠深度的关联更为显著，轴向、平均和径向弥散率降低，而相应的峰度指标显示出方向相反且达到名义显著性的关联。这些关联主要定位于额中央感觉运动区和内侧额叶–扣带回区域。相关网络分析在控制全局协方差后，识别出7个对睡眠深度敏感的区域间相关。其中4个位于大脑中动脉（middle cerebral artery, MCA）区域，2个位于后循环小脑和蚓部区域，1个感觉运动相关跨越大脑前动脉和大脑中动脉区域。这些发现证明了人类睡眠期间区域特异性和协调的弥散变化，并建立了探索性基于网络的框架，用于研究与类淋巴生理相关的弥散模式。
论文解读：睡眠深度相关的脑弥散变化及其网络模式
**研究背景与目的**
睡眠被认为可调节脑内液体转运，类淋巴系统（glymphatic system, GS）是脑内液体转运的重要通路，通过血管周围空间促进脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）与组织间液（interstitial fluid, ISF）交换，并清除脑实质中的可溶性代谢物。动物实验显示，睡眠和麻醉与细胞外空间（extracellular space, ECS）扩大及CSF-ISF交换增强有关。然而，在人类中直接重复评估类淋巴转运仍具技术挑战。现有非侵入性方法如沿血管周围空间的弥散张量成像分析（DTI-ALPS）基于单时间点、预定义解剖位置或汇总指标，难以充分捕捉随时间演变且区域异质的睡眠相关弥散变化，且主要针对白质（white matter, WM），未涵盖灰质（gray matter, GM）。因此，需要一种能够同时覆盖GM和WM、并能在重复睡眠测量中描述区域协调变化的分析框架。基于此，研究人员采用同步脑电图（electroencephalography, EEG）与重复多壳弥散MRI，探究睡眠深度相关的区域弥散张量和弥散峰度指标变化及其区域间组织方式。
**研究概况与主要发现**
研究人员对12名健康成人（最终分析9名）在唑吡坦辅助睡眠下进行了同步EEG和重复多壳弥散MRI采集，采用比值比乘积（odds ratio product, ORP）量化每次扫描的睡眠深度。结果显示，较深睡眠与WM中分数各向异性（fractional anisotropy, FA）和峰度分数各向异性（kurtosis fractional anisotropy, KFA）降低相关；在GM中，较深睡眠与轴向弥散率（axial diffusivity, AD）、平均弥散率（mean diffusivity, MD）和径向弥散率（radial diffusivity, RD）降低，
