白质功能连接组中图论拓扑属性的重测信度和预测效度

《Brain Structure and Function》：Test-retest reliability and predictive validity of graph theoretical topological properties in white matter functional connectome

本研究通过构建580名健康个体的白质功能连接图，比较了白质与灰质网络的可重复性，并评估了白质全局网络指标及节点度对流体智力、警觉性等认知功能的预测作用。结果表明，白质全局网络性质与灰质相当，部分指标可靠性更高，且白质网络指标与认知功能显著相关，挑战了传统观点，强调未来研究需重视白质功能拓扑结构。

　　

摘要

图论彻底改变了我们对大脑复杂网络的理解，激发了人们对白质（WM）功能连接组拓扑特性的研究兴趣。然而，由于这种方法相对较新，白质网络测量结果的可靠性和生理相关性仍不明确。我们通过比较白质与灰质（GM）网络之间网络指标的重复测试可靠性，并评估白质网络在多个认知领域中的作用，来验证白质功能拓扑是否是一个可靠且有意义的测量指标。我们在580名健康个体（421名女性；平均年龄17.9±0.87岁）中构建了白质连接组，方法是将白质功能图像划分为128个随机区域，并计算区域间的时间序列皮尔逊相关性。我们评估了全局网络指标（聚类系数、最短路径长度、全局效率、局部效率、小世界性、层次结构、同配性和同步性）以及节点度的重复测试可靠性。我们利用支持向量回归方法，探讨了这些指标是否能够预测流体智力、警觉性、抑制控制、工作记忆和认知灵活性。研究结果表明，白质的全局特性具有与灰质网络相当的可靠性，其中小世界性、聚类系数、同配性和局部效率的重复测试可靠性略高。节点度最可靠的区域主要集中在白质的内侧和深层结构中。此外，全局指标和节点度均显著预测了认知表现。因此，白质功能拓扑与灰质网络一样可靠，并对认知功能有重要贡献，这挑战了将白质信号视为简单噪声的传统观点，强调了未来研究中探索白质功能拓扑的重要性。