在靜息態(tài)腦功能及人類功能連接組的研究中，關注的焦點一直集中在大尺度不同腦區(qū)的功能連接上,，而對于局部腦功能連接目前仍處于起步階段,。盡管國內(nèi)外實驗室提出了某些方法來刻畫功能一致性,，并且其中一些方法也得到了廣泛的應用,。如,，杭州師范大學認知與腦疾病研究中心的臧玉峰研究員和其同事于2004年提出的局部一致性指標ReHo，已經(jīng)被廣泛地運用于刻畫靜息態(tài)局部腦功能連接,，特別是臨床精神疾病腦功能的研究，但是,，對功能一致性指標重測信度的系統(tǒng)考察卻仍然缺失,，而信度的研究對于研究人員如何選擇計算方法和具體的測量指標具有至關重要的指導作用；對其影響因素的深入研究則關系到人腦功能連接組建立與計算標準的建立,。
中國科學院心理研究所行為科學重點實驗室百人計劃學者左西年研究員領銜的“人腦功能連接組及其發(fā)展實驗室”目前系統(tǒng)地評估了人腦功能局部一致性的重測信度,，并對各種影響其信度的因素進行了深入研究，提出了高度可靠的計算流程,。具體來講：1）局部一致性具有很高的重測信度（如圖1）,；2）頭動和非腦組織（白質(zhì)和腦脊液）信號校正可以顯著地改善局部一致性的重測信度（如圖1B）；3）全腦信號校正顯著地降低局部一致性的重測信度（如圖1E）,；4）5分鐘掃描就可以得到較高信度局部一致性估計,，在實驗時間緊張的情況下，區(qū)區(qū)3分鐘掃描也可以得到較好的重測信度（如圖2）,；5）基于2維皮層的局部一致性分析具備很高的重測信度,，有利于多模態(tài)影像數(shù)據(jù)的整合分析；6）多帶梯度回波成像的快速功能成像序列極大地提高了局部一致性的重測信度,。 ”目前系統(tǒng)地評估了人腦功能局部一致性的重測信度,，并對各種影響其信度的因素進行了深入研究，提出了高度可靠的計算流程。具體來講：1）局部一致性具有很高的重測信度（如圖1）,；2）頭動和非腦組織（白質(zhì)和腦脊液）信號校正可以顯著地改善局部一致性的重測信度（如圖1B）,；3）全腦信號校正顯著地降低局部一致性的重測信度（如圖1E）；4）5分鐘掃描就可以得到較高信度局部一致性估計,，在實驗時間緊張的情況下,，區(qū)區(qū)3分鐘掃描也可以得到較好的重測信度（如圖2）；5）基于2維皮層的局部一致性分析具備很高的重測信度,，有利于多模態(tài)影像數(shù)據(jù)的整合分析,；6）多帶梯度回波成像的快速功能成像序列極大地提高了局部一致性的重測信度。
該研究得到了國家自然科學基金（81171409,81030028）,、中國科學院心理所特聘研究員科研啟動基金（Y0CX492S03）,、中國科學院心理研究所行為科學重點實驗室開放課題基金、美國國家精神健康研究所（NIMH）基金（R01MH083246）的資助,。相應文章已在線發(fā)表于神經(jīng)影像領域排名第一的期刊NeuroImage接收,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.neuroimage.2012.10.017
PMC:
PMID:
Toward reliable characterization of functional homogeneity in the human brain: Preprocessing, scan duration, imaging resolution and computational space
Xi-Nian Zuo, Ting Xu, Lili Jiang, Zhi Yang, Xiao-Yan Cao, Yong He, Yu-Feng Zang, F. Xavier Castellanos, Michael P. Milham
While researchers have extensively characterized functional connectivity between brain regions, the characterization of functional homogeneity within a region of the brain connectome is in early stages of development. Several functional homogeneity measures were proposed previously, among which regional homogeneity (ReHo) was most widely used as a measure to characterize functional homogeneity of resting state fMRI (R-fMRI) signals within a small region (Zang et al., 2004). Despite a burgeoning literature on ReHo in the field of neuroimaging brain disorders, its test-retest (TRT) reliability remains unestablished. Using two sets of public R-fMRI TRT data, we systematically evaluated the ReHo's TRT reliability and further investigated the various factors influencing its reliability and found: 1) nuisance (head motion, white matter, cerebrospinal fluid) correction of R-fMRI timeseries can significantly improve the TRT reliability of ReHo while additional removal of global brain signal reduces its reliability, 2) Spatial smoothing of R-fMRI timeseries artificially enhances ReHo intensity and influences its reliability, 3) surface-based R-fMRI computation largely improves the TRT reliability of ReHo, 4) a scan duration of 5 minutes can achieve reliableestimates of ReHo, and 5) fast sampling rates of R-fMRI dramatically increase the reliability of ReHo. Inspired by these findings and seeking a highly reliable approach to exploratory analysis of the human functional connectome, we established an R-fMRI pipeline to conduct ReHo computations in both 3-dimensions (volume) and 2-dimensions (surface).
