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使用机器学习对患有 ADHD 的成年患者进行任务相关和静息状态脑电图分类
摘要 —注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 是一种普遍的心理障碍，其特征是注意力缺陷和高度冲动，影响成人和儿童。本研究旨在评估任务相关脑电图 (EEG) 和静息状态脑电图在区分成年 ADHD 患者和健康对照者方面的有效性。机器学习技术用于根据脑电图特征对患者的状态进行分类。本研究的主要目的是确定在停止信号任务招募抑制过程中记录的任务型脑电图数据的分类性能是否优于静息状态脑电图数据。我们假设基于任务的脑电图数据包含与抑制控制相关的有价值的生物标志物，可用于检测 ADHD，而静息状态脑电图数据不具备这种有用的生物标志物。索引词 —ADHD、分类、机器学习、脑电图
根据 EEG 和 FNIRS 信号进行静息状态脑连接分析
摘要。当代神经科学高度关注机器学习和网络分析的协同使用。事实上，网络神经科学分析大量利用了聚类指标和统计工具。在这种情况下，功能性近红外光谱 (fNIRS) 和脑电图 (EEG) 的综合分析提供了有关大脑电和血流动力学活动的互补信息。证据支持神经血管耦合介导大脑处理的机制。然而，人们对这些技术如何表示特定的神经活动模式还不太了解。在这里，我们使用源空间分析和图论方法，研究了同步 EEG 和 fNIRS 连接组之间、跨频带的静息状态大脑功能网络的拓扑特性。我们观察到，在全局级别分析中，两种模态的小世界拓扑网络特征。边缘分析指出，与 EEG 相比，氧合血红蛋白的半球间连接性增强，且各个频带没有差异。我们的结果表明，从 fNIRS 中提取的图形特征可以反映神经活动的短程和长程组织，并且能够表征静息状态下的大规模网络。需要进一步开发两种模态的综合分析，以充分利用每种模态的附加值。然而，本研究强调，可以采用多模态源空间分析方法来研究健康静息状态下的大脑功能，从而为未来在任务和病理学中的工作奠定基础，并有可能获得神经系统疾病的新型综合生物标志物。
静息态大脑动态
早期生活压力 (ELS) 和重度抑郁症 (MDD) 具有共同的神经网络异常。然而，尚不清楚 ELS 和 MDD 如何单独和/或共同与大脑网络相关，以及患有和不患有 ELS 的抑郁症患者之间是否存在神经差异。此外，先前的研究评估了静态与动态网络属性，这是一个关键的空白，因为大脑网络会随着时间的推移显示协调活动的变化。71 名未接受药物治疗的女性，有或没有童年性虐待 (CSA) 史和/或 MDD，完成了静息状态扫描和压力任务，其中收集了皮质醇和情感评分。检查了重复的功能网络共激活模式 (CAP)，并计算了 CAP 中的时间（每个 CAP 表达的次数）和转换频率（不同 CAP 之间的转换）。检查了 MDD 和 CSA 对 CAP 指标的影响，并将 CAP 指标与抑郁和压力相关变量相关联。结果表明，MDD 与 CAP 指标相关，但 CSA 与 CAP 指标无关。具体而言，与 HC（N = 36）相比，患有 MDD（N = 35）的个体在后默认模式 (DMN)-额顶网络 (FPN) CAP 中花费的时间更多，并且在后 DMN-FPN 和原型 DMN CAP 之间转换的频率更高。在各个组中，在后 DMN-FPN CAP 中花费的时间越多，DMN-FPN 和原型 DMN CAP 转换频率越高，反刍的频率就越高。DMN 和 FPN 之间的不平衡似乎是 MDD 的核心，可能导致与 MDD 相关的认知功能障碍，包括反刍。出乎意料的是，CSA 并没有调节此类功能障碍，这一发现需要在未来样本量更大的研究中进行复制。
静息态功能连接对中风后上肢功能结果的影响：一项功能性近红外光谱研究
方法：纳入 49 名患有皮质下病变的亚急性（2 周 − 6 个月）脑卒中患者，根据 FMA-UE 评分分为三组：轻度损伤（n = 17）、中度损伤（n = 13）和重度损伤（n = 19）。所有患者均接受 FMA-UE 评估和 10 分钟静息态 fNIRS 监测。在 7 个 ROI 上记录 fNIRS 信号：双侧背外侧前额皮质（DLPFC）、中部前额皮质（MPFC）、双侧初级运动皮质（M1）和双侧初级体感皮质（S1）。通过每个通道与每个 ROI 对之间的相关系数计算功能连接（FC）。为了揭示三组之间 FC 的综合差异，我们比较了组水平和 ROI 水平的 FC。此外，为了确定不同 ROI 之间的 FMA-UE 评分与 RSFC 之间的关联，我们进行了 Spearman 相关性分析，显著性阈值为 p < 0.05。为了便于比较，我们在 MATLAB R2013b 中将左半球定义为同侧半球，并将病变右半球翻转。
轮班工作对中国煤矿工人认知功能的影响：静息态 fNIRS 研究
摘要：目的：探讨轮班工作对中国煤矿工人认知功能的影响。背景：轮班工作在煤炭等现代工业中普遍存在，人们越来越关注轮班工作对矿工工作绩效和个人幸福感的影响。方法：共有54名三班矿工（早班17人，下午班18人，夜班19人）参加了这项探索性研究。采用静息态fNIRS功能连接方法评估轮班前后的认知能力。结果：结果显示，三班工人轮班前后的认知能力存在显著差异。大脑功能连接降低的顺序为夜班、下午班和早班。早班和晚班工人在轮班结束时脑功能连接较轮班前有所降低。夜班工人的结果则相反。各组工人前额叶皮层静息态脑功能网络均表现出小世界特性。早班和晚班工人前额叶皮层中介中心性和节点局部效率存在显著差异。结论：本研究结果为从脑科学角度研究轮班工作对中国煤矿工人认知能力的影响提供了新的思路。
静息态脑电图定向功能连接揭示亚急性中风患者康复后运动网络组织的变化
大脑可塑性和功能重组是缺血性中风后患者功能性运动恢复的机制。通过脑电图研究静息态运动网络功能连接已被证明有助于研究信息流中发生的变化并发现与运动功能恢复的相关性。在文献中，大多数将脑电图应用于中风后患者的研究都研究了相互作用的大脑区域之间的无向功能连接。最近，人们开始研究连接的方向性，并提出了许多方法或特征，每种方法或特征都更适合描述不同的方面，例如网络节点之间的直接或间接信息流、耦合强度或其特征振荡频率。每项研究都选择了一种特定的测量方法，尽管文献中并没有达成共识，而且选择最合适的测量方法仍然是一个悬而未决的问题。为了阐明这一方法论方面，我们在此建议结合基于格兰杰因果关系的两个频域测量提供的直接和间接耦合信息，即定向相干性 (DC) 和广义部分定向相干性 (gPDC)，以研究与感觉运动节律 α 和 β 相关的静息态定向连接的纵向变化，发生在 18 名接受康复治疗的亚急性缺血性中风患者中。我们的研究结果显示，在亚急性期康复后，信息流经运动前区在运动网络重组中起着重要作用。特别地，DC 强调了运动前区和初级运动区之间的半球内耦合强度的增加，特别是在 α 和 β 频带的同侧病变半球中，而 gPDC 在检测那些变化主要体现在人群中的连接方面更敏感。在 α 和 β 频段均检测到从损伤对侧运动前皮质向辅助运动区流动的因果流减少，在 β 频段观察到从同侧到损伤对侧运动前皮质的半球间连接显著增强。有趣的是，从损伤对侧运动前皮质向损伤同侧运动前皮质的连接与 α 频段上肢运动恢复相关。使用两种不同的定向连接测量方法可以更好地理解大脑之间的耦合变化
静息状态下的脑电波活动
神经反馈训练 (NFT) 为现代医学界做出了有益的贡献。NFT 是基于操作性条件作用原理的生物反馈的一个子集。它是一种建立行为与效果之间关系的学习方法，可获得奖励和惩罚 (Cherry, 2020; Engelbregt 等人, 2016; Strehl, 2014)。从理论上讲，生物反馈是自动神经系统 (ANS) 的生物学见解。在其起源之前，“实时生理镜像”一词在第二次世界大战期间就已存在 (Sattar & Valdiya, 2017)。它仅限于心率、血压、皮肤温度、消化、呼吸和性唤起等生理过程。所有示例都是非自愿的，由 ANS 控制。在 1950 年代，一个反对的科学家团队不赞成 ANS 可能影响人类生理和心理状态的想法，这些状态也会对生物过程起作用 (Jones, 2016)。它在操作性条件、信息处理或技能学习方面仍存在疑问。此外，该假设不足以作为药物治疗的基础（Sattar & Valdiya，2017；Jones，2016）。研究人员在 20 世纪 60 年代发现，ANS 功能可能会发生类似于操作性环境的改变。因此，这是一个将生物反馈转变为可用于医疗实践的适当治疗方法的机会。
产前服用阿片类药物的婴儿的静息状态功能性 MRI 连接
1. Desai RJ、Hernandez-Diaz S、Bateman BT、Huybrechts KF (2014) 参加 Medicaid 的女性在怀孕期间处方阿片类药物的使用增加。Obstet Gynecol 123 (5):997-1002。doi:10.1097/AOG.0000000000000208 2. Patrick SW、Davis MM、Lehmann CU、Cooper WO (2015) 新生儿戒断综合征发病率和地理分布增加：美国 2009 年至 2012 年。J Perinatol 35 (8):650-655。 doi:10.1038/jp.2015.36 3. Patrick SW、Schumacher RE、Benneyworth BD、Krans EE、McAllister JM、Davis MM (2012) 新生儿戒断综合征及相关医疗保健支出：美国，2000-2009 年。JAMA 307 (18):1934-1940。doi:10.1001/jama.2012.3951 4. Ross EJ、Graham DL、Money KM、Stanwood GD (2015) 胎儿接触药物对发育的影响：我们知道什么以及我们仍需了解什么。神经精神药理学 40 (1):61-87。doi:10.1038/npp.2014.147
对静息状态的定量评估轻度认知障碍检测：一种功能性的近红外光谱和深度学习方法
对静息状态的定量评估轻度认知障碍检测：功能性近红外光谱和深度学习方法Dalin Yang 1和Keum-Shik Hong 1，*
人脑神经元-胶质细胞-突触组成在形成静息状态中的作用
Sayan Kahali a、Marcus E. Raichle a、b 和 Dmitriy A. Yablonskiy a* a 美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院放射学系 b 美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院神经病学系 *通讯作者：Dmitriy A. Yablonskiy，博士 华盛顿大学医学院 Mallinckrodt 放射学研究所 4525 Scott Ave，3216 室 圣路易斯，密苏里州 63110 电话：314-362-1815 传真：314-362-0526 电子邮件：YablonskiyD@wustl.edu 关键词：功能连接、功能网络层次、脑细胞回路、定量梯度回忆回波 MRI、神经元、神经胶质细胞、突触、人类连接组计划 摘要 虽然在研究健康人脑和广泛人群的静息态功能网络方面已经取得了重大进展尽管许多临床情况都存在这种情况，但许多有关它们与大脑细胞成分关系的问题仍未得到解决。在此，我们使用定量梯度回忆回波 (qGRE) MRI 来映射人脑细胞组成，并使用 BOLD（血氧水平依赖性）MRI 来探索大脑细胞成分与静息状态功能网络的关系。结果表明，网络定义的单个功能单元中细胞回路之间连接的 BOLD 信号定义的同步性主要与区域神经元密度有关，而功能单元间的连接强度也受到脑组织细胞成分的神经胶质细胞和突触成分的影响。这些机制导致静息状态功能网络特性分布相当广泛。具有最高神经元密度（但神经胶质细胞和突触密度最低）的视觉网络表现出最强的 BOLD 信号相干性，以及最强的网络内连接。默认模式网络 (DMN) 位于频谱的相反部分附近，其 BOLD 信号的相干性相对较低，但细胞内容非常平衡，使 DMN 在大脑的整体组织和功能网络层次结构中发挥重要作用。