低频振幅是静息态功能磁共振（rs-fMRI）研究中用于计算局部脑活动强度的重要指标，并已在rs-fMRI的临床研究中大量应用。然而，由于fMRI中所测BOLD信号只是间接反映神经电生理活动，且fMRI和神经电生理活动所关心的时间尺度也存在明显差异（fMRI往往低于0.25 Hz，而脑磁/脑电图则高于1Hz），因此低频振幅的神经电生理基础目前还不清楚。近期我中心刘东强副教授在国际神经科学领域著名期刊Cerebral Cortex上发表了题为The neural correlates of amplitude of low-frequency fluctuation: a multimodal resting-state MEG and fMRI–EEG study的论文。该研究探讨了低频振幅与神经电生理活动的相互关系，表明低频振幅可能主要反映了神经电生理活动在低频上的波动强度。深圳大学张剑锋老师和本校刘东强老师为论文共同第一作者，杭州师范大学臧玉峰教授和浙江大学丁鼐研究员为该论文共同通讯作者。该研究工作受国家自然科学基金（82071537，81520108016，81661148045）、杭州市医学重点学科建设项目、之江实验室科研攻关项目（2019KB0AC02）、辽宁省教育厅自然科学研究项目（LQ2019031）的支持。
研究方法
该研究主要采用了脑磁图（MEG）和功能磁共振-脑电图（fMRI-EEG）联合采集的方法。
图1 MEG/EEG信号转为包络信号流程示意图
为解决MEG与fMRI的时间分辨率不一致的问题，本研究先将MEG信号通过快速傅里叶变换转换成分辨率与fMRI一致的包络信号（流程见图一）。包络信号的均值即为神经电生理活动的振幅（MEG-Amplitude），而其在低频上的波动强度，则类比于fMRI中的低频振幅（命名为MEG-ALFF）。
研究结果
研究发现alpha频段的MEG活动的振幅（下图MEG-Amplitude）在状态间的差异主要位于枕叶；而神经活动的包络在低频上的振幅（即下图MEG-ALFF）在状态间的差异主要以beta频段为主，并位于顶叶。
图2 通道水平上，MEG-Amplitude和MEG-ALFF的状态间（闭眼-睁眼）差异，
黑点表示差异显著通道（p<0.05, FDR校正）
进一步通过脑磁图溯源的结果表明，MEG-ALFF与fMRI-ALFF的结果在空间上重合，表明通过MEG确实可复现出fMRI-ALFF的差异模式。
图3 MEG-ALFF的溯源结果与MEG-ALFF的空间模式比较
最后，在方法学上，该研究还分析了ALFF的全脑均值对于信噪比（即对睁闭眼差异的敏感程度）的影响。结果表明在MEG信号中，去掉ALFF的全脑均值不会改变其本身的空间分布特征，但可有效提高对于状态间差异的检测能力。而fMRI中则没有明显提升。
图4 ALFF的全脑均值对于信噪比和空间模式的影响
结论
本项工作表明fMRI中所测ALFF可能反映了神经电活动在低频上的波动强度，并且在方法学上表明，去除MEG-ALFF的全脑均值可有效提高数据信噪比。
文章链接
https://academic.oup.com/cercor/advance-article-abstract/doi/10.1093/cercor/bhac124/6553598?redirectedFrom=fulltext&login=true
