為刻畫人腦自發(fā)活動的特征，研究人員基于靜息態(tài)功能磁共振（R-fMRI）提出了計算指標。常用指標包括低頻振幅（amplitude of low frequency fluctuations, ALFF）、比率低頻振幅（fractional amplitude of low frequency, fALFF）、局部一致性（regional homogeneity, ReHo）、節(jié)點中心度（ DC）、全局信號相關（global signal correlation, GSCorr）、體素鏡像同倫連接（voxel-mirrored homotopic connectivity, VMHC）等。從理論角度看，不同指標源于不同的定義和理論基礎，但這些指標在實踐中的一致性（concordance）仍需進一步探索。

近日，*心理研究所行為科學重點實驗室嚴超贛研究組全面檢驗了 5 種 R -fMRI 常見指標的被試間變異和被試內（隨時間的）變異，創(chuàng)新性地從動態(tài)的角度探索指標間的一致性。研究計算了 ALFF/fALFF、ReHo、DC、GSCorr、VMHC 等五種 R -fMRI 腦自發(fā)活動指標，并利用滑動時間窗分析（sliding time-window analysis）計算了上述指標隨時間變化的動態(tài)特性；計算了各指標在靜態(tài)層面和動態(tài)層面的一致性；通過回歸模型分析了年齡因素對指標間一致性的影響。

結果顯示，在指標的動態(tài)性方面，ALFF/fALFF 在認知區(qū)域（如默認網絡，背外側前額葉）隨時間表現(xiàn)出較低的變異，而在初級感覺運動區(qū)域的變異較高；相反 ReHo 和 DC 則均隨時間在全腦都有較高的變異性。在確認各指標具有動態(tài)特征的基礎上，研究發(fā)現(xiàn)，使用滑動時間窗計算的各動態(tài)指標（如動態(tài) ALFF、ReHo 等）間具有一致性，這與靜態(tài)角度計算結果一致。這種一致性排除頭動、呼吸、心跳等干擾因素的影響，并無法通過人工模擬數據計算得到。在體素水平上，無論是從動態(tài)還是靜態(tài)角度，人腦灰質區(qū)域各指標間一致性較高，而白質區(qū)域指標一致性較低。此外，體素水平的 R -fMRI 指標一致性與年齡存在負相關（年齡越大，指標一致性越低，尤其是皮下核團區(qū)域）。

研究探尋了這種內在一致性的生理原因，發(fā)現(xiàn)更高的一致性與各個具體指標（如 ALFF、ReHo 等）的更高水平有關；發(fā)現(xiàn)各 R -fMRI 指標和指標間一致性均隨掃描時間增加，結合前人研究推斷這種增加或與疲勞、喚醒降低有關；通過動態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，指標高一致性的時間段內具有更高的網絡內與網絡間功能連接，暗示了更普遍的功能網絡間分離與整合的特性。

研究通過對 R -fMRI 指標在被試間 / 被試內一致性的全面檢驗，發(fā)現(xiàn)不同指標在被試內和被試間均顯示出高度的共變特性，反映出它們對自發(fā)腦活動的測量存在內在一致性；暗示人腦自發(fā)活動中隨時間或發(fā)生全局性波動，這種自發(fā)產生的變異可能導致腦區(qū)間連接的變異。

研究工作由心理所、美國紐約大學兒童與青少年精神病學系與美國內森克蘭精神病學研究所合作完成，受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家重點基礎研究（973）計劃、中科院百人計劃項目基金、北京市科委專項基金、美國國立健康研究院基金和美國兒童心理研究所基金等的支持。研究結果發(fā)表在 Science Bulletin 上。

圖 1. 靜態(tài)和動態(tài) R -fMRI 指標的空間圖譜

（A）靜態(tài) R -fMRI 指標的 T 檢驗圖。（B）動態(tài) R -fMRI 指標的變異系數（CV）T 檢驗圖

下方為參考 Yeo et al. (2011) 中的七網絡模型，各網絡內平均動態(tài) R -fMRI 指標的變異系數（CV）

圖 2. 組水平的 R -fMRI 指標一致性 （A）使用真實數據計算的指標靜態(tài)一致性（B）使用真實數據計算的指標動態(tài)一致性 （C）使用打亂真實數據相位的模擬數據計算的指標動態(tài)一致性

圖 3. 體素水平下被試內動態(tài)指標一致性的年齡效應 （A）功能一致性隨年齡增長而廣泛衰減 （B）灰質體素平均指標一致性與年齡呈負相關