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。
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。
糖尿病是成年人口中常见的慢性病,是心血管疾病(CVD),肾衰竭,认知能力下降和死亡率的主要贡献者。据估计,超过10%的美国人口患有糖尿病[1],糖尿病的总成本在2017年为3270亿美元[2]。最近几十年来,各个年龄段,性别和种族/族裔的糖尿病患者的普遍性大大增加[3]。相对于非西班牙裔白人,非西班牙裔黑人,西班牙裔和亚洲人的糖尿病差异也很大[4]。数十年的研究已经确定了糖尿病的生活方式风险因素,尤其是不健康的饮食和身体不活动。最近,昼夜节律的疾病已成为糖尿病的新风险因素[5]。静止的节奏包括在24小时内发生的睡眠,体育活动和久坐行为。这是昼夜节律内部节奏的中心行为表现,它在代谢组织(例如骨骼肌)中的Circadian时钟夹带中起着重要作用[6]。因此,昼夜节律的破坏与弱化和/或破坏的休息活性效率之间存在双向关系[6]。鉴于双向关系,努力训练如何干预静止运动节奏以改善代谢健康的努力已经获得了吸引力[7]。我们最近发现,多个静息参数,包括较低的振幅和较不健壮的总体节奏性,与老年男性的糖尿病的较高的患病和糖尿病发生率有关[10]。先前的几项研究已将24小时行为的静息模式与代谢功能障碍(例如,成人种群中的代谢功能障碍(例如,较高的体重指数(BMI),代谢综合征,血脂异常和糖尿病)相关联[8-10]。然而,将静息节奏特征和脱节的证据仍然有限。此外,几乎所有以前的研究都以白色为主的老年人进行,目前尚不清楚这些研究的发现如何推广到其他人群。鉴于在美国糖尿病中现有的种族差异[4],重要的是研究更多样化的人群中静息节奏和糖尿病之间的关联。Using the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2011–2014, a nationally survey of the US population that oversampled racial/ethnic minority groups, we investigated the association between characteristics of rest-activity rhythms and multiple glycemic markers, including glycated hemoglobin (HbA1c), fasting glucose and insulin, homeostatic model assess- ment of insulin resistance (HOMA-IR),以及来自口服葡萄糖耐量测试(OGTT)的结果。由于样本大而多样化,我们还能够通过不同的年龄,性别,种族/种族和BMI群体来检查这种关联。
慢性职业压力与情绪和认知功能的明显下降有关。神经机制研究表明,职业倦怠者的大脑活动和事件相关电位模式发生了显著变化。本研究对静息状态下的大脑功能连接进行了分析,从而更深入地了解了职业倦怠综合征的伴随机制。样本包括 49 名职业倦怠员工和 49 名对照者,按年龄、性别和职业匹配(M 年龄 = 36.15,SD = 8.10;59 名女性,39 名男性)。从 256 通道 EEG 系统收集连续密集阵列 EEG 数据。使用静息态范式在闭眼(EC)和睁眼(EO)条件下测试了职业倦怠和对照者之间的功能连接差异。结果表明,职业倦怠组和对照组的大脑活动存在显著差异。倦怠组的静息状态网络的特点是睁眼状态下 alpha3 子带(11-13 Hz)的额叶和中线区域功能连接减少。连接减少的最显著影响是在右额叶脑区观察到的。这些分析首次指出了倦怠综合征中 alpha3 子带内功能连接的独特方面。这些发现为倦怠综合征的神经生物学基础及其与静息状态网络变化的关联提供了见解。有关倦怠受试者神经特征的数据可能有助于了解认知功能和情绪调节下降的机制,并寻找适当的治疗方法。
静息状态功能性磁共振成像 (rs-fMRI) 的最新证据表明,健康人脑具有时间组织,该组织以非常复杂的时间延迟结构为代表。这种结构似乎是大脑信息流、大脑活动的整合/传播以及信息处理的基础。因此,它可能与高度协调的复杂大脑现象(如意识)的出现有关。然而,在意识状态改变期间,这种结构可能发生的变化仍未得到充分研究。在这项研究中,我们假设由于高阶功能的中断和大脑信息流的改变,意识障碍 (DOC) 患者的自发性大脑活动的时间延迟结构可能会发生变化。我们通过比较 48 名 DOC 患者和 27 名健康对照 (HC) 受试者在静息状态下获得的 fMRI 静息状态数据的时间延迟投影来探索这一假设。结果表明,与 HC 相比,DOC 患者的时间延迟结构有所改变。具体而言,中扣带皮层 (mCC) 内潜伏期的平均值和方向性会随着意识水平的变化而变化。具体而言,mCC 内潜伏期的正值与意识状态的保持有关,而 DOC 患者的负值则与意识水平成比例变化。这些结果表明,mCC 可能在 HC 受试者中作为大脑活动的整合者发挥着关键作用,但这种作用在意识改变的状态下会消失。
多项神经影像学研究表明,CA 后 5 天内 DWI 的变化预示着不良预后。8-15 然而,DWI 分析的时机至关重要,因为弥散值在缺氧后不久就会发生变化。10 此外,虽然 DWI 是不良预后的有力预测指标,但它不够敏感,无法识别出预后良好的患者。大脑的自发活动不是随机的,而是在功能网络中组织的。16 静息状态 fMRI (rs-fMRI) 是绘制患者和健康志愿者大脑功能连接 (FC) 的有力工具。17 多项研究报告称,rs-fMRI 可以区分慢性脑损伤患者的意识状态,FC 下降与意识受损程度相关。18 最近有研究表明,fMRI 可以检测到脑创伤后昏迷患者对被动刺激反应的早期意识迹象 19 并且 FC 强度与昏迷后缺氧患者的良好长期预后相关。 20 然而,rs-fMRI 尚未系统地评估对昏迷后缺氧患者的早期预后。我们的研究旨在使用 rs-fMRI 和机器学习方法预测昏迷结果(即意识恢复与昏迷状态;即良好与不良结果)。我们专注于特别具有临床意义的病例,特别是昏迷的早期缺氧后患者和标准多模态测试后预后不确定的患者。
血流动力学反应函数 (HRF) 极大地影响了受试者内和受试者间大脑激活和连接的变异性,并且可能会混淆连接分析中时间优先性的估计,因此其估计对于正确解释神经影像学研究必不可少。此外,HRF 形状本身是一个有用的局部度量。然而,大多数用于 HRF 估计的算法都是针对任务相关 fMRI 数据的,只有少数算法可以直接应用于静息状态协议。在这里,我们介绍了 rsHRF,这是一个 Matlab 和 Python 工具箱,可实现从静息状态 BOLD 信号中进行 HRF 估计和反卷积。我们首先概述了主要算法和实际实现,然后通过使用公开的静息状态 fMRI 数据集进行验证实验来证明 rsHRF 的可行性和实用性。我们还提供了统计分析和可视化工具。我们相信这个工具箱可能对更好地分析和理解 BOLD 信号的成分和变异性做出重大贡献。
最近的研究深入了解了个体间创造性思维的差异,重点关注分布式大规模大脑网络的特征,包括大脑区域的局部层面及其成对相互作用以及整个大脑的整体层面。然而,创造性思维与中观网络特征(如群落和枢纽组织)的关系仍不清楚。我们采用数据驱动的方法来检查来自大量参与者的静息态功能成像数据中的群落和枢纽结构,以及它们与创造性思维的个体差异之间的关系。首先,我们计算了每个参与者的大脑区域被分配到同一个群落的概率。我们发现,创造性思维能力的提高分别与内侧颞叶和皮层下区域被分配到同一个群落的增加和减少有关,这表明创造力能力可能反映在大脑网络中观组织的个体间差异中。然后,我们使用参与者特定的社区来识别网络枢纽(其连接形成跨越不同社区边界的桥梁的节点),并根据其参与系数进行量化。我们发现 DMN 和内侧颞叶区域的枢纽增加分别与创造能力呈正相关和负相关。这些发现表明,创造能力可能反映在 DMN 和内侧颞叶结构的社区互动中的个体间差异中。总的来说,这些结果证明了研究中尺度大脑网络特征与创造性思维的关系的成果。
背景:尼古丁依赖者改变了神经认知网络的活动,例如默认模式 (DMN)、突显性 (SN) 和中央执行网络 (CEN)。一种理论认为,在长期吸烟者中,戒除尼古丁会推动更多与 DMN 相关的内部处理,而尼古丁替代会抑制 DMN 并增强 SN 和 CEN。然而,急性尼古丁是否会影响非吸烟者的网络动态尚不清楚。方法:在一项随机双盲交叉研究中,17 名健康非吸烟者(8 名女性)在收集静息状态功能性磁共振成像 (fMRI) 之前两天服用安慰剂和尼古丁(2 毫克片剂)。先前定义的 462 名个体的大脑状态与包括 DMN、SN 和 CEN 在内的特征明确的静息状态网络在空间上重叠,这些状态被用于计算静息状态下的特定状态动态:处于该状态的总时间、进入后在每个状态中的持久性以及状态转换的频率。我们检查了尼古丁是否会急剧改变这些静息状态动态。结果:出现了显著的药物与状态相互作用;事后分析表明,与安慰剂相比,尼古丁抑制了额岛-DMN 状态(后扣带皮层、内侧前额叶皮层、前岛叶、纹状体和眶额皮层)所花费的时间,并增加了 SN 状态(前扣带皮层和岛叶)所花费的时间。在持久性和频率方面没有观察到显著的发现。结论:在非吸烟者中,尼古丁会使静息状态下的大脑功能偏离额岛-DMN,而偏向 SN,这可能会降低内部聚焦认知并增强显着性处理。虽然过去的研究表明尼古丁会影响 DMN 活动,但当前的研究表明尼古丁对与沉思和抑郁相关的特定 DMN 类网络有影响。
摘要:本篇综合综述通过研究采用功能性磁共振成像 (fMRI)、正电子发射断层扫描 (PET) 和脑电图 (EEG) 方法的研究,深入探讨了催眠的认知神经科学和催眠易感性的变化。重点关注领域包括催眠中的功能性脑成像相关性、作为催眠状态指标的脑电图波段振荡、催眠和清醒期间脑电图功能连接的改变,得出关键结论并提出未来的研究方向。所审查的功能连接发现支持以下观点:根据分离和冷控制催眠理论,催眠期间执行控制网络不同组成部分之间可用整合的中断可能与催眠反应期间对主体的改变评估相对应。一个有希望的探索途径是研究额叶的神经化学成分和非周期性脑电图活动在清醒和休息时如何与个体催眠能力的差异相关。未来研究催眠对大脑功能的影响应该优先研究不同神经网络中独特的激活模式。