基于數(shù)學(xué)圖論分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論是分析復(fù)雜關(guān)系的強有力工具，近年來被廣泛應(yīng)用于腦網(wǎng)絡(luò)成像研究中。模塊化分析是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的典型方法，可用于檢測大尺度腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點。研究發(fā)現(xiàn)：人腦網(wǎng)絡(luò)是以模塊化進行結(jié)構(gòu)與功能組織構(gòu)建的，而這種基本組織結(jié)構(gòu)會受到各種神經(jīng)精神疾病條件的影響。
日前，中國科學(xué)院行為科學(xué)重點實驗室、中國科學(xué)院心理研究所腦與心智畢生發(fā)展研究中心、重慶醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、西南大學(xué)心理學(xué)部、廣西師范學(xué)院和美國印第安納大學(xué)的研究人員開展國際合作，檢測了抑郁癥患者的大腦功能模塊化重組。
該研究共對46名未服藥抑郁癥患者、38名已服藥抑郁癥患者和50名健康匹配對照志愿者進行了人腦磁共振成像檢測，其中包括大腦形態(tài)影像和靜息態(tài)功能影像。
研究人員通過多重尺度模塊檢測算法來探測三組志愿者的腦網(wǎng)絡(luò)模塊化分特性，這一算法可以在進行模塊劃分時，通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)來控制模塊劃分的分辨率，從而精細地進行模塊化重組檢測。
舉例來說，人們可以將腦網(wǎng)絡(luò)想象成一個大城市，城市可以劃分成幾個大城區(qū)，進一步細分可以劃分成街道，再細分可以劃為小區(qū)、單元樓、每戶人家。經(jīng)過這一算法運算后，可以得到人腦網(wǎng)絡(luò)一系列從粗到細的模塊劃分，根據(jù)每種劃分的參數(shù)穩(wěn)定性選出最合適的劃分方式。
研究結(jié)果表明（圖1）：與正常對照組相比，兩個病人組都在視覺網(wǎng)絡(luò)和默認網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出相似的重組特性，但在額頂控制網(wǎng)絡(luò)卻表現(xiàn)出不同的重組改變形式；額頂控制網(wǎng)絡(luò)的三個功能模塊和體感運動網(wǎng)絡(luò)在未服藥條件下表現(xiàn)出更強的模塊間功能連接，而這些連接增強在藥物控制下大部分可以達到正常控制組水平，值得關(guān)注的是額頂網(wǎng)絡(luò)的外側(cè)模塊（FPC-A的圖中編碼為4）并未表現(xiàn)出對藥物的上述重組效果。
抑郁癥患者的人腦功能連接組模塊化重組
這一合作研究的上述發(fā)現(xiàn)展示了抑郁癥相關(guān)的人腦連接組特定模塊網(wǎng)絡(luò)組織特性的改變，同時揭示了藥物對重塑腦網(wǎng)絡(luò)模塊特性改變的潛在作用，為各類臨床干預(yù)提供了全腦系統(tǒng)水平上的靶向網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)腦區(qū)。
該研究受國家科技部973項目、國家自然科學(xué)基金面上和重點國際合作項目、北京市科學(xué)與技術(shù)基金、科學(xué)院與荷蘭國際合作項目、國家社會科學(xué)重大項目、國家科技部基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺項目、以及美國國立衛(wèi)生研究院R01項目資助。
文章在線發(fā)表于Cerebral Cortex。
論文信息：
Ye He*, Sol Lim, Santo Fortunato, Olaf Sporns, Lei Zhang, Jiang Qiu, PengXie*, Xi-Nian Zuo*.(2018). Reconfiguration of Cortical Networks in MDD Uncovered by Multiscale Community Detection with fMRI.Cerebral Cortex, In Press, https://doi.org/10.1093/cercor/bhx335.
來源：
中國科學(xué)院行為科學(xué)重點實驗室
左西年研究組
