HRF差异性及对大脑功能连接的影响研究——以糖尿病为例

摘要

在解析大脑的功能连接（functional connectivity, FC）时，血液动力学响应函数（hemodynamic response function, HRF）的差异性往往被忽视，然而该差异会影响到FC的计算，进而混淆统计结果的准确性。该研究以糖尿病患者为例，基于他们与健康人群的静息态功能性磁共振成像（resting-state fMRI, rs-fMRI）数据，对比研究了两者HRF参数（响应高度、响应时间、全幅半宽）的差异，并以具有显著差异的脑区作为种子点构建全脑功能连接，进行解卷积前后组内和组间连接强度差异性的统计分析。研究结果表明，在一些关键大脑区域（如brain64），糖尿病患者组的HRF参数与健康人群的统计结果存在显著差异，t检验统计结果显示FC连接强度在解卷积前后具有显著差异的结果不同，反映出HRF差异性影响了FC连接强度的计算，进一步可能影响到对于糖尿病脑网络变化和其内在神经机制的理解。研究结果说明在脑代谢性疾病中以血氧水平依赖(blood oxygen level dependent, BOLD)时间序列为基础进行FC等分析时，需充分考虑到HRF差异性对结果的潜在影响，并对BOLD时间序列进行解卷积，以校正HRF差异，这将有助于更精准地捕捉大脑功能连接的变化和特征，更深刻地反映疾病机制，并且部分解决fMRI研究结果的可重复性问题。

关键词

静息态功能磁共振成像 / 血液动力学响应函数 / 功能连接 / 统计分析 / 差异性

基金资助

国家自然科学基金民航联合重点项目（U2333209）; 四川省科技计划项目（2022YFS0109）; 甘肃省自然基金（22JR11RA232）