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基于動(dòng)態(tài) Ｈｕｒｓｔ 指數(shù)的人腦老化復(fù)雜度分析 Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｒａｉｎ ａｇｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｕｒｓｔ ｅｘｐｏｎｅｎｔ |
| 作者： 倪黃晶１，２ 李新林１ 秦姣龍３ |
| 單位： |
| 關(guān)鍵詞： 動(dòng)態(tài) Ｈｕｒｓｔ 指數(shù)；腦老化；靜息態(tài)功能磁共振成像；時(shí)間序列；復(fù)雜度 |
| 分類(lèi)號(hào)： |
| 出版年·卷·期（頁(yè)碼）：2023·42·5（441-447） |
| 摘要： |
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目的 研究健康成人在不同年齡段的功能特點(diǎn)可以更好地理解人腦的老化過(guò)程，Ｈｕｒｓｔ 指 數(shù)可以測(cè)量靜息態(tài)功能磁共振成像時(shí)間序列的復(fù)雜度。 既往對(duì)大腦復(fù)雜度隨年齡變化的研究，還存在 樣本量小、未考慮復(fù)雜度的動(dòng)態(tài)變化等局限性。 因而有必要在大樣本被試上通過(guò)刻畫(huà)復(fù)雜度的動(dòng)態(tài)變 化特性，來(lái)研究人腦隨年齡變化的規(guī)律。 方法 選擇 １９～ ８０ 歲的 ４５８ 名健康成人靜息態(tài)功能磁共振成像 數(shù)據(jù)，劃分為青年組（ｎ ＝ ２１３）、中年組（ｎ ＝ １４２）和老年組（ｎ ＝ １０３），通過(guò)滑窗法來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài) Ｈｕｒｓｔ 指數(shù)， 并進(jìn)一步提取其平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)特征來(lái)描述人腦的動(dòng)態(tài)復(fù)雜度水平和波動(dòng)程度，最后通過(guò)統(tǒng) 計(jì)分析來(lái)評(píng)判不同年齡組被試的復(fù)雜度差異。 結(jié)果 在平均值特征上，雙側(cè)顳上回、雙側(cè)島回、右側(cè)扣帶 回和雙側(cè)腹中側(cè)枕葉皮層的復(fù)雜度隨年齡增長(zhǎng)而降低，而雙側(cè)眶回和左側(cè)楔前葉的復(fù)雜度則隨年齡的 增長(zhǎng)而呈現(xiàn)出倒 Ｕ 形變化；在標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)特征上，老年組在右側(cè)楔前葉的動(dòng)態(tài)復(fù)雜度顯著大 于青年組和中年組。 結(jié)論 人腦老化過(guò)程中全腦復(fù)雜度動(dòng)態(tài)變化模式并不一致，且在不同的年齡段 上，局部腦區(qū)存在不同的組間統(tǒng)計(jì)顯著差異模式。 該結(jié)果可以為研究者理解正常老化的功能機(jī)制提 供幫助。 |
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Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｉｔ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｈｅｌｐ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｒａｉｎ ｂｙ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｅａｌｔｈｙ ａｄｕｌｔｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｇｅｓ． Ｈｕｒｓｔ ｅｘｐｏｎｅｎｔ ｃａｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｔｉｎｇ?ｓｔａｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ （ ｒｓ?ｆＭＲＩ） ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ． Ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｂｒａｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｗｉｔｈ ａｇｅ ｓｔｉｌｌ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｍａｌｌ ｓａｍｐｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｉｇｎｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｂｒａｉｎ ｂｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｉｎ ａ ｌａｒｇｅ ｓａｍｐｌｅ ｓｉｚｅ． Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｓ?ｆＭＲＩ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ４５８ ｈｅａｌｔｈｙ ａｄｕｌｔｓ ａｇｅｄ １９ ｔｏ ８０，ｗｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ｄｉｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｙｏｕｎｇ ｇｒｏｕｐ （ｎ ＝ ２１３），ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ?ａｇｅｄ ｇｒｏｕｐ （ｎ ＝ １４２） ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｄｅｒｌｙ ｇｒｏｕｐ （ｎ ＝ １０３）． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｕｒｓｔ ｅｘｐｏｎｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ，ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ａｎｄ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｂｒａｉｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｇｒｏｕｐｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｇｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｂｉｌａｔｅｒａｌ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｇｙｒｕｓ， ｂｉｌａｔｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｒ ｇｙｒｕｓ， ｒｉｇｈｔ ｃｉｎｇｕｌａｔｅ ｇｙｒｕｓ ａｎｄ ｂｉｌａｔｅｒａｌ ｖｅｎｔｒａｌ ｍｉｄｄｌｅ ｏｃｃｉｐｉｔａｌ ｃｏｒｔｅｘ ｃｏｕｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ａｇｅ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｂｉｌａｔｅｒａｌ ｏｒｂｉｔａｌ ｇｙｒｕｓ ａｎｄ ｌｅｆｔ ｐｒｅｃｕｎｅｕｓ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｕ?ｓｈａｐｅｄ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ａｇｅ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｐｒｅｃｕｎｅｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｄｅｒｌｙ ｇｒｏｕｐ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｙｏｕｎｇ ｇｒｏｕｐ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｅ?ａｇｅｄ ｇｒｏｕｐ． Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｂｒａｉｎ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒａｉｎ ａｒｅ ｎｏｔ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ， ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｇｅ ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｌｏｃａｌ ｂｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎｓ． Ｏｕｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｈｅｌｐ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｂｒａｉｎ ａｇｉｎｇ． |
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