Characteristic Analysis of the Resting-State fMRI Global Signal in Schizophrenia.

چکیده اصلی

The global signal (GS) represents the broad variations in neural activity throughout the brain. Recent research has identified changes in the GS of functional magnetic resonance imaging (fMRI) in schizophrenia, challenging the traditional view of GS as mere noise that is typically discarded during data preprocessing. However, there has been no comprehensive characteristic analysis of GS in schizophrenia. This study recruited 100 patients with schizophrenia and 113 healthy subjects to perform resting-state fMRI. The averaged gray matter fMRI signal is denoted as GS. The GS topography was constructed by calculating Pearson correlation (i.e. GSCORR) between the GS and time series of each gray matter voxel. Furthermore, the relevance between GS topography and the function network features was constructed according to graph theory. Finally, we implemented an integrated analytical framework combining independent component analysis and multiple linear regression to quantify the contributions of resting-state brain networks to the spatiotemporal characteristics of the GS. The GSCORR of schizophrenia decreased in the bilateral insula and exhibited a significant negative association with disease duration. The increased GSCORR in the thalamus and default mode network (DMN) showed a positive correlation with the scale scores. We found that global properties are represented by GS topography in schizophrenia. In addition, the linear characterization results of GS showed that the component contribution decreased at the primary sensory network but increased at the high-order associated network. Our results further demonstrated that GS contains brain features associated with schizophrenia, which would help to understand the neural mechanisms underlying the psychopathological symptoms of schizophrenia.

ترجمه فارسی چکیده

سیگنال سراسری (GS) تغییرات کلی فعالیت عصبی در مغز را نشان می‌دهد. تحقیقات اخیر تغییرات GS در اسکیزوفرنی را شناسایی کرده‌اند که دیدگاه سنتی GS به عنوان نویز را به چالش کشیده است. این مطالعه ۱۰۰ بیمار اسکیزوفرنی و ۱۱۳ فرد سالم را برای انجام fMRI در حالت استراحت استخدام کرد. GS به عنوان میانگین سیگنال fMRI بافت خاکستری تعریف شد. توپوگرافی GS با محاسبه همبستگی پیرسون بین GS و سری زمانی هر وoxel بافت خاکستری ساخته شد. همچنین، ارتباط بین توپوگرافی GS و ویژگی‌های شبکه عملکردی بر اساس نظریه گراف ساخته شد. در نهایت، یک چارچوب تحلیلی یکپارچه شامل تحلیل مولفه مستقل و رگرسیون خطی چندگانه برای کمی‌سازی نقش شبکه‌های مغزی در حالت استراحت در ویژگی‌های مکانی و زمانی GS پیاده‌سازی شد. GSCORR در اسکیزوفرنی در دو بالغه کمتر شد و با مدت بیماری همبستگی منفی معنی‌داری داشت. GSCORR افزایش‌یافته در گره‌های مغز و شبکه حالت پیش‌فرض (DMN) با امتیازات مقیاس همبستگی مثبت نشان داد. ویژگی‌های سراسری توسط توپوگرافی GS در اسکیزوفرنی نمایش داده می‌شوند. نتایج نشان داد که GS ویژگی‌های مغزی مرتبط با اسکیزوفرنی را شامل می‌شود.

متن کامل اصلی