整个生命周期的凸显网络动态功能连接特性

岛叶皮层和前扣带皮层共同组成显著或中扣带-岛叶网络，参与发现显著性事件和启动控制信号来调节脑网络动力学。凸显网络和大脑其他部分之间的功能耦合在多大程度上由于发育和衰老而发生变化，目前还没有被探索。在本文中，我们研究了凸显网络的动态功能连接(dFC)在一个大寿命样本(n=;6岁85岁)。滑动窗口分析和k-means聚类分析揭示了由凸显网络形成的dFC的五种状态，它们要么具有广泛的异步性，要么具有凸显网络与其他脑区之间不同的同步模式。我们确定了每个状态和主体的频率、停留时间、总过渡和特定状态到状态的过渡，并根据主体的年龄回归度量来确定生命周期趋势。凸显网络与大脑其余部分之间的低连通性为特征的动态状态在年龄、频率和驻留时间之间具有很强的二次正相关关系。另外的频率，停留时间，总转变，以及状态到状态的转变趋势在其他凸显网络状态被观察到。我们的研究结果强调了凸显网络的亚稳态动力学及其在认知关键脑区成熟中的作用。

1.简介

突出性或中扣带岛网(midcinguo-insularnetwork)，其关键节点位于岛叶前部(AI)和前扣带皮层(ACC)，以将注意力引导到相关或显著刺激而著称，并广泛涉及认知和情感加工。脑岛和其他脑区之间的连接使突出网络功能得以实现，如与促进高级认知的额叶脑区连接。元分析已经证明，背侧AI(dAI)在各种高级认知任务。因此，dAI和ACC将是有用的候选区域，以研究认知成熟的神经相关因素。尽管之前的神经影像学研究已经确定了儿童和成人人群dAI和ACC的静态和动态功能连接，这些功能连接的动态特性的寿命轨迹仍不清楚。

功能磁共振成像(fMRI)可以使用静态和动态功能连接(dFC)等指标来表征大规模大脑功能的寿命轨迹。一般来说，功能连通性是指大脑各区域间血氧水平依赖(BOLD)信号的同步性、一致性或相关性。在静息态的fMRI数据中可以观察到，大脑中存在的功能连接反映了活跃的认知和行为状态下大脑网络的内在组织。静态功能连接可以描述大脑区域之间的平均同步，方法是在整个功能磁共振成像扫描过程中，将它们各自的BOLD信号关联起来。dFC可以识别更多的功能连接的瞬态波动，这些波动通常被静态连接方法所掩盖。例如，通过将fMRI扫描分成子集或滑动窗口，可以跟踪功能连接强度随时间的变化。功能连通性强度的多重变化往往重合，形成可分离的模式或短时间内呈现的动态状态。因此，动态方法可以通过描述大脑中每时每刻的变化来补充我们对静态功能连接如何在一生中变化的理解。

大脑区域之间的静态和dFC在整个生命周期中不断进化。与白质束和沟形相比，在生命早期，大规模的功能性大脑网络显著地在生命的所有阶段重构。静态功能连接的总体趋势显示，网络连接与年龄之间呈u型曲线关系，而网络内连接遵循反u型曲线。不同的图论方法揭示了静态连接性在生命周期中的不同拓扑变化，并证明了区域特有的发展轨迹。相反，全脑动力学在使用dFC的寿命分析中被强调。然而，解析特定区域的动态，有时可以更好地捕获行为相关的网络变化。对突出网络/中脑岛网络的重点分析将有助于理解网络对认知和执行控制的重要性在整个生命周期中是如何变化的。

dFC分析将有助于捕获突出网络的功能多样性和网络交换特性。对dAI的元分析表明，它的共激活伙伴参与了多种行为。dFC分析也揭示了这种功能多样性，表明dAI参与高度可变的大脑状态。值得注意的是，在动态状态下，dAI与额叶区、内侧额顶区和颞叶区之间的连接被区分开来。认为可分离的连通性状态可以辅助灵活的网络交换。dAI和ACC被假定为调节外侧-额顶叶执行控制和内侧-额顶叶默认模式网络的参与。认知要求任务导致突出/中脑岛和侧额顶叶执行控制网络活动增加，而内侧额顶叶默认模式网络活动减少。静息状态功能磁共振成像的dFC分析可以洞察大脑的内在特性如何在整个生命周期支持这些动态。

在这里，我们在一个横截面生命周期数据集中对显著性网络成熟度进行了dFC分析。我们利用NathanKline研究所数据库中大量的静息状态fMRI样本来研究典型神经个体的趋势。在一组名年龄为6岁85岁的受试者中，我们使用滑动窗口方法确定了与dAI和ACC相关的dFC状态。通过将这些动态状态的性质与年龄联系起来，我们给出了一个显著性网络dFC成熟度的完整表征。这项工作将为评估这一关键大脑网络的异常成熟轨迹提供一个有用的基准。

2.方法简述

2.1研究队列

静息状态扫描来自NathanKline研究所罗克兰增强样本(


本文编辑：佚名
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