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本研究利用全数据驱动典型相关分析，探讨1,616名健康成人的休息态fMRI与Amsterdam问卷的认知内容关联。发现男女共享DMN与睡眠iness的强关联，而在前额-顶叶、边缘-运营及小脑网络中呈现性别特异性模式。揭示了基础生理状态与高阶认知域的脑-行为关联差异。
陈汉飞|徐磊
西南大学心理学系睡眠与神经影像中心，重庆，400715，中国
摘要
尽管静息状态下的思维内容和大脑活动已经被广泛研究，但这些领域之间的大规模协变关系仍不甚明了。在这项研究中，我们应用了完全数据驱动的典型相关分析（CCA）来分析1,616名健康成年人的静息态功能性磁共振成像（fMRI）数据和阿姆斯特丹静息状态问卷（ARSQ）数据，以探讨大脑-行为的共同关联及性别差异。对于男性而言，第一个典型相关系数为0.358（p = 0.003，FDR校正后的p = 0.030）；对于女性而言，该系数为0.331（p < 0.001，FDR校正后的p < 0.001），第一个典型变量解释了ARSQ维度与网络连接性之间最大比例的协变关系。结构相关性显示，“困倦感”与默认模式网络（DMN）的连接性在两性中都最为显著（男性r = 0.764，p < 0.001；女性r = 0.899，p < 0.001）。在更高层次的网络中观察到了性别差异，包括额顶叶网络、扣带回-盖尔网络和小脑网络。这些结果表明，尽管存在性别差异，但在默认模式网络与困倦感之间存在共同的关联。我们的发现为静息状态认知的神经基础提供了定量证据，并强调了在功能连接性研究中同时考虑共同关联和性别差异的重要性。
引言
静息状态下的大脑活动长期以来一直被视为理解人类神经认知功能的基本窗口。即使在没有明确外部任务的情况下，大脑也并非处于真正的“空白”状态。其自发的神经活动受到动态的大规模大脑网络相互作用的影响[1]，支持着诸如自我参照思维、情景记忆检索和未来模拟等高级认知过程[2]、[3]。静息态功能性磁共振成像（rs-fMRI）的出现为观察这种内在的神经活动提供了一种独特的非侵入性工具[4]。通过捕捉在没有任务需求时的大脑自发活动，rs-fMRI为了解大脑的内在功能结构提供了宝贵的见解[5]。rs-fMRI揭示的大规模大脑网络的动态特性[6]、[7]已成为理解认知、情绪和个体差异的关键范式[8]、[9]、[10]。通过测量血氧水平依赖（BOLD）信号的低频波动，rs-fMRI揭示了关键网络（包括默认模式网络（DMN）、额顶叶网络（FPN）和扣带回-盖尔网络（CON）之间的协调与竞争机制[11]。作为静息状态活动的核心枢纽，DMN与自我参照思维（例如自传体记忆、心理模拟）、未来规划和社会认知密切相关[2]。DMN的核心区域，如后扣带回皮层和内侧前额叶皮层，不仅参与自传体记忆和心理模拟[1]，还与FPN等任务相关的网络形成动态的“对抗-合作”平衡，调节内部和外部注意力的分配[12]。这些发现表明，静息状态不仅仅是大脑功能的“基线”，而且是理解个体认知差异和神经精神疾病病理生理学的关键切入点。
然而，仅靠静息态神经影像学研究难以直接解释大脑活动与主观心理体验之间的关系。近年来，研究人员开始探索休息时的思维内容，试图回答一个基本问题：“人们在休息时在想什么？”这一研究方向促成了阿姆斯特丹静息状态问卷（ARSQ）的开发，这是第一个系统化量化静息状态认知特征的工具[13]。ARSQ从十个维度评估个体的休息时思维模式（例如自我、规划和心理理论），从而弥合了神经活动与行为表型之间的差距。量表开发者发现，参与者在静息态fMRI和EEG中表现出相似的认知结构，并且在所有维度上都具有非常高的重测相关性。通过将其扩展为十维模型，他们发现了量表维度上的性别差异[14]。例如，研究发现DMN内的功能连接性与ARSQ的“自我”和“心理理论”维度呈正相关，而FPN的激活与“规划”和“认知控制”维度相关[15]。这些发现强调了静息态神经影像学中的一个新视角，即除了传统的网络拓扑结构外，还关注认知内容。尽管对认知内容的关注日益增加，但关于哪些主观体验与内在大脑连接性具有最强协变性的了解仍然有限。特别是，静息状态思维与功能连接性之间的主导性大脑-行为协变模式尚未得到系统性的描述。此外，这种大脑-行为关系如何受到性别的影响仍不清楚，这限制了我们对性别特定机制的理解。
性别差异是神经科学和心理学中的一个经典课题。大量研究表明，大脑结构、功能连接性和认知策略存在系统性的性别差异[16]。神经影像学证据表明，女性表现出更强的DMN连接性，这可能支持了她们更强的内省倾向和情绪处理优势[17]。相比之下，男性在感觉运动（SMN）和视觉网络（VIS）中表现出更高的局部效率，这与他们更倾向于监控外部环境相符[18]。行为研究进一步显示，女性在语言任务、情绪识别和心理理论方面优于男性，而男性则在空间导航和运动协调方面表现更出色[16]。这些差异可能源于推动神经特化的进化压力[19]，然而大规模大脑网络之间的潜在协调机制仍不甚明了。重要的是，休息时的自发思维——作为意识流的核心载体——可能是性别差异显现的关键领域。例如，女性可能更频繁地进行未来规划和自我反思，而男性可能更关注监测身体状态或环境线索[20]。尽管静息状态思维内容和大脑活动的性别差异已被广泛研究，但它们的协变关系——即主观体验与客观神经活动之间的系统关联——尚未得到系统性的探索。这种协变关系是“心智”与“大脑”之间的关键桥梁，理解其性别特定模式可能为认知策略的神经适应提供新的见解。然而，大多数现有研究仅关注孤立的大脑网络或行为维度，难以捕捉到性别特定的复杂多变量大脑-行为协变模式[21]。
传统的单变量统计方法（如通用线性模型）在分析这些高维交互作用时存在显著局限性。典型相关分析（CCA）是一种多变量技术，能够同时提取大脑网络特征与行为变量之间的最大协变模式，为研究大脑-行为关系的整体结构提供了新的方法[22]。CCA在神经影像学研究中展现了独特的优势；例如，它已被用于识别抑郁症中的大脑-症状协变网络，发现异常的杏仁核-DMN连接性与负面情绪维度显著相关[23]。然而，CCA在静息状态认知和性别差异的研究中仍尚未得到充分探索。先前的单变量研究显示ARSQ维度与DMN、FPN活动之间存在特定关联[15]，但这些关联是否具有性别特异性仍不清楚。
为了解决这一空白，本研究整合了rs-fMRI和ARSQ数据，并采用完全数据驱动的典型相关分析（CCA）方法，以探讨尽管存在已知的静息状态思维和连接性性别差异，大脑-行为协变模式是否仍具有跨性别的共性。我们假设基本生理状态与核心网络之间的协变可能反映了共同的生物学机制，而性别特定的效应可能出现在更高层次的认知领域及其相关的控制网络中。基于大量健康成年人的样本，据我们所知，这项研究是迄今为止将静息状态认知与大脑连接性联系起来的最大规模的神经影像学研究。
部分摘录
参与者
所有参与者的 demographic 信息均来自在中国重庆启动的“脑行为项目”（BBP）[24]。共有2,110名一年级大学生参与了这项研究。
参与者接受了功能性磁共振成像（fMRI）和结构性磁共振成像（structural MRI）扫描，随后完成了阿姆斯特丹静息状态问卷（ARSQ）[14]的填写。共有487名参与者因问卷无效或不完整而被排除在外。
参与者的基本人口统计特征
最终样本包括1,616名参与者（537名男性，1,079名女性）。参与者在年龄上匹配度很高，并且在所有自我报告指标上得分相当，包括睡眠质量（PSQI）、失眠严重程度（ISI）、日间困倦感（ESS）、抑郁症状（SDS）和特质正念（MAAS）。总体而言，男性和女性在基本人口统计特征和睡眠相关变量方面大体相当。没有发现显著的性别差异。
讨论
通过将静息态功能性磁共振成像（rs-fMRI）数据与阿姆斯特丹静息状态问卷（ARSQ）结合使用典型相关分析（CCA），本研究首次系统地揭示了大脑的跨性别一致性和性别特异性差异，即在基本生理状态下存在共同关联，而在更高层次的认知领域则出现了差异。我们的核心发现表明，尽管男性和女性在某些方面存在显著差异
结论
利用典型相关分析（CCA），本研究系统地研究了阿姆斯特丹静息状态问卷（ARSQ）与大规模大脑网络之间的关联，揭示了静息状态认知背后的神经机制中的性别特定模式。具体来说，（1）两性在基本生理状态下表现出一致的大脑-行为协变，尤其是“困倦感”与DMN连接性之间的强关联；（2）在男性中，这种
资金来源
本项工作得到了中国国家重点研发计划和国家自然科学基金（31971028）的支持。
研究数据政策和数据可用性声明
由于伦理问题，原始数据不公开。支持本研究结果的其他处理数据和材料可应要求从相应作者处获取。作者贡献声明
陈汉飞：撰写——初稿。徐磊：撰写——审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：徐磊报告称获得了中国国家重点研发计划的支持。徐磊报告称获得了国家自然科学基金的支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能会影响研究结果的财务利益或个人关系。
