研究揭示睡眠健康的腦網(wǎng)絡標志物
日前，西南大學心理學部教授雷旭團隊以《睡眠健康維度與大腦內(nèi)在功能連接之間的協(xié)變模式》為題，在《自然—通訊》上發(fā)表相關研究成果。該團隊基于中國人的人格—行為—腦研究項目和多家醫(yī)院的共享數(shù)據(jù)，通過多變量機器學習方法，找到刻畫睡眠健康的腦網(wǎng)絡連接模式。該工作將個體內(nèi)在的腦功能連接和行為特征相結(jié)合，識別出睡眠健康的腦網(wǎng)絡標志物。
睡眠不足、睡眠質(zhì)量下降以及睡眠相關疾病的激增已成為一項全球性的健康挑戰(zhàn)。研究團隊首先基于中國人的人格——行為——腦研究項目的大樣本（N=687）作為探索數(shù)據(jù)集，采用多變量機器學習方法，將睡眠健康的多維度和靜息態(tài)功能連接進行關聯(lián)分析，得到刻畫睡眠健康的主要腦網(wǎng)絡功能連接模式。該工作的一個創(chuàng)新點是囊括了一系列廣義上的睡眠健康指標，共有36個特征，并被進一步劃分到七個維度：睡眠的主觀滿意度、清醒狀態(tài)下的警覺性、睡眠的早晚時段偏好、睡眠時長、睡眠缺乏的癥狀，以及睡眠信念、態(tài)度和習慣。從四大研究問題入手，層層遞進以最終確定睡眠健康的腦網(wǎng)絡標志物。
本研究使用了多種機器學習方法，從四大研究問題角度層層遞進以最終確定睡眠健康的腦網(wǎng)絡標志物。課題組供圖
多變量機器學習揭示了一個穩(wěn)健的將睡眠健康與大腦功能連接聯(lián)系起來的腦網(wǎng)絡功能連接模式。該連接模式可以解釋腦網(wǎng)絡和行為兩者之間近30%的協(xié)變幅度。在七個維度中，睡眠的主觀滿意度具有最大的解釋量，說明主觀滿意度對于睡眠健康的影響十分關鍵。該連接模式與皮層下網(wǎng)絡，尤其是丘腦的功能連接正相關。從腦網(wǎng)絡間的角度看，這一連接模式和默認模式網(wǎng)絡-背側(cè)注意網(wǎng)絡的連接正相關，而與感覺運動網(wǎng)絡-腹側(cè)注意網(wǎng)絡的連接負相關。
該研究識別出來的腦網(wǎng)絡連接模式具有廣闊的應用前景。課題組在多個外部數(shù)據(jù)集上對連接模式進行了驗證。首先，在國際人腦連接組項目的數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)這一連接模式可以預測匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)。之后，進一步應用到失眠患者的識別任務，在兩個臨床數(shù)據(jù)集中獲得了很好的表現(xiàn)。
他們發(fā)現(xiàn)腦網(wǎng)絡連接模式還可以用來區(qū)分失眠患者和健康受試者，正確率都接近80%。這些結(jié)果表明，該工作提取的腦網(wǎng)絡連接模式，即睡眠健康的腦連接組學指標，在睡眠障礙的臨床轉(zhuǎn)化中具有極大的應用潛力。
據(jù)悉，西南大學博士后汪玉林為論文第一作者，雷旭為論文通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42945-5
