毕生发展中人脑功能网络连接的变化

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人脑自孕中期开始至晚年都在经历着不同层级不同规模不同方向的变化,以往研究解释人脑在结构和功能上的发育、成熟到衰退,那么人类大脑的发展只是遵循这样简单的发展轨迹吗?在脑连接组的研究中,人脑被视为一个在空间和时间上动态变化的网络,网络科学和图论的研究方法为我们提供了更多的角度去描述、探究人脑组织和活动的特点。不同于任务态功能核磁共振的研究,静息态功能核磁共振的研究方法使我们免除了以设计和优化和实验任务为前提来探讨脑活动的限制,帮助我们了解人脑自发的、内在的活动特点。本研究通过对492名年龄在6-87岁被试的静息态功能核磁共振数据的分析,探讨人脑功能网络在毕生发展中的变化。研究中以更全面的角度识别和定义网络红心点,并以此将网络连接划分为中心点间连接、中心点与非中心点间连接以及非中心点间连接,以一般线性模型拟合三种连接方式在线性和非线性的变化情况,并且系统比较线性变化斜率在线性变化方向和三种连接方式上的不同,以及非线性变化中拟合的年龄拐点在非线性变化形状和三种连接方式上的差异。结果显示三种变化方式在四种变化趋势上均有不同程度、不同分布特点的变化差异,而网络中心点在各个变化中都有较大程度的参与。并且在对连接强度呈现线性变化的边的斜率的绝对值和和呈现非线性变化的的边的年龄拐点进行了变化形状(线性、非线性,U型、倒U型)与连接类型(中心点之间连接,中心点与非中心点之间连接、非中心点之间连接)的2x3方差分析中发现线性变化斜率在连接方式上的主效应,以及非线性变化的年龄拐点在变化形状上主效应和显著的变化形状与连接方式的交互效应。本研究在重复了前人关于网络中心和功能网络连接随年龄变化特点的基础上,更深入系统地探索了围绕网络中心的不同连接方式的变化趋势,定量地比较了不同变化趋势与三种连接方式在变化速率和年龄拐点上的特点。
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