建立大脑湍流动力学的规范模型
Establishing a normative model for turbulence dynamics in the brain
湍流动力学框架此前多用于小样本,未校正人口学变量。研究分析 UK Biobank 中 11,184 人的静息态功能磁共振数据,在 11 个空间尺度上提取湍流动力学特征,发现年龄、性别和扫描时头动与所有特征显著相关但效应量普遍较小,年龄较大者网络刚性更高。用规范模型校正后,对近期抑郁症状的预测力未提高,但振幅湍流最具预测力的空间尺度移至中间尺度。
湍流动力学(TD)框架已被证明能为全脑网络同步性与僵化性提供信息,并与神经精神障碍及抗抑郁反应预测相关。然而,迄今为止的研究均使用小样本,且未考虑人口学变量及其他混杂因素的个体差异。我们旨在探究人口学变量是否与 TD 读出指标相关,若相关,则构建一个规范模型(NM)以解释此类人口学变异。我们分析了来自 UK Biobank 的静息态 fMRI 数据(N = 11,184)并提取 TD 特征。我们在 11 个空间尺度(λ:0.01–0.31)上分析了 TD 与年龄、性别及扫描期间头动之间的关联。随后,我们通过规范建模(NM)校正这些协变量,并以其与近期抑郁症状(使用 RDS-4 问卷评估)的关联来评估校正的收益。年龄、性别及扫描期间头动与所有 TD 特征均呈统计学显著关联,但效应量普遍较小(η_p2 < 0.01)。在年龄较大者中观察到网络僵化性增加。虽然 NM 校正并未提高对抑郁症状的预测力——可能由于表型较弱——但它成功地将振幅湍流最具预测性的空间尺度转移至中间尺度(λ = 0.16),与已有文献一致。TD 特征与人口学变量及头动之间呈现虽小但一致且统计学显著的关联,值得进行校正。应用 NM 校正后,整体抑郁预测未见改善。然而,应用 NM 后振幅湍流最具预测性的尺度发生了转移,与此前关于 TD 在健康与疾病中的发现一致。所提出的 NM 的价值在于恢复更具疾病特异性、与文献一致的信号,而非改善预测。
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来源:Scientific Reports · nature.com