局部神經活動的時空一致性

時空一致性概念

新近的研究表明，腦功能獲得既是網路的，也是局部的，兩者的有機結合成就了大腦的豐富功能。為了界定特定腦區的局部活動，人們提出了特定信號具有局部一致性的假設。據此，已有大量研究者通過功能磁共振成像技術，研究靜息態下的腦功能活動情況，並發展了多種相關刻畫方法，如局部一致性ReHo (regional homogeneity) (Zang, Jiang, Lu, He, & Tian, 2004)、整合局部相關ILC (Integrated local correlation) (Deshpande, LaConte, Peltier, & Hu, 2009)以及局部功能連線密度FCD(local functional connectivity density) (Tomasi & Volkow, 2010)等。這些指標都強調了局部腦區活動的時間一致性，忽略了可能存在於相鄰時間段內的局部腦區神經活動的空間相關性。最近Dong等提出局部腦功能活動可能體現出時-空兩方面的一致性特徵 (Dong et al., 2014)， 即局部體素的時間相關和局部體素在相鄰時間點的空間相關。基於這一假設，Dong等提出了一個新的指標，即局部神經活動時-空四維一致性(FOur-dimensional (spatio-temporal) Consistency of local neural Activities, FOCA)去整合局部時空信息(Dong, et al., 2014)。

fMRI數據中的時空一致性

針對三組功能磁共振成像實驗數據[靜息態實驗(33例被試)、靜息態重測性實驗(16例被試)和運動執行任務實驗(26例被試)]進行了FOCA分析。在靜息態下(實驗1)，研究發現雙側額下回、額中回、角回、楔葉及楔前葉等腦區的FOCA值較高; 實驗2證實了FOCA在個體內(相關係數約0.8)和個體間(相關係數約0.6)都有較好的穩定性和可重複性；在實驗3中，相比於靜息態，在運動前回與舌回等腦區，運動執行任務下FOCA值有顯著增加。這些結果表明，大腦神經活動確實存在局部的時-空四維一致性。

時空一致性指標的意義

以上結果表明，時空一致性指標（FOCA）能提供有用的神經活動信息，以幫助我們進一步理解腦功能。同時，FOCA作為一個新指標，也需要在更多的套用研究中加以評估和完善。