脑电图和功能磁共振成像显示成人烟雾病的临界动力学减弱( Faded Critical Dynamics in Adult Moyamoya Disease Revealed by EEG and fMRI )

Y Lei Y Li L Yu L Xu Y Mao

临界性被认为是健康大脑活动的动态特征，可以在短期时间尺度上用神经雪崩测量，在长期时间尺度上用长程时间相关(LRTC)测量。目前尚不清楚成人烟雾病(MMD)的脑动力学是如何改变的。我们使用BOLD-fMRI对16例出血性（）和34例缺血性（）患者和25例健康对照者进行LRTC分析。然后在闭眼(EC)、睁眼(EO)和工作记忆(WM)状态下进行脑电图检查。11例和13例患者及21例健康对照者的脑电图数据质量良好，可供分析。对于神经雪崩的4个指标（如大小()、持续时间()、值和分支参数））,两种MMD亚型在EC状态下均表现出亚临界状态。当切换到WM状态时，保持不活动，同时超过控制并成为超临界（）。在LRTC方面，MMD患者EC状态下的振幅包络比对照组更类似于随机噪声。在状态转换过程中，对照组的LRTC急剧下降，而MMD个体的LRTC保持混乱（）。EEG和fMRI在EC状态下LRTC的空间分布表明，与对照组相比，两个MMD亚型可能呈现相互独立但部分重叠的模式。EEG和fMRI均显示LRTC降低的区域为左侧的补充运动区、右侧的中央前/后回和右侧的颞下回。本研究不仅首次揭示了MMD在静息状态和任务状态下的临界动力学衰减规律，而且提出了多个EEG和fMRI特征来识别MMD的两个亚型。1.引言烟雾病（Moyamoya disease，MMD)是一种以双侧颈内动脉终末部及其主要分支进行性狭窄和闭塞为特征的慢性脑血管病。血管病理导致广泛而持续的脑低灌注，并逐渐形成来自络脉的代偿作为反应[1]。神经元活动的血供常被打乱，随之而来的是区域神经活动较少和认知障碍[2-4]。MMD是唯一已知的同时具有出血性（）和缺血性（）临床结局的慢性脑血管病[5,6]。除了上述共同的一般病理生理学外，两种临床亚型被怀疑表现出不同但未知的过程，被证明与脑梗死或血肿无关[3,7-9]。然而，它们的形态学和血流动力学差异很难辨别，也很少报道[6，9]。处于静息状态的健康大脑网络一般具有良好平衡的兴奋性和抑制性突触活动的特征[10]。这些平衡的大脑状态可能坐在接近临界的动态状态。已经发现处于临界状态的神经网络对于信息传递和其他功能是高效的[11,12]。这种临界动力学与持续的神经活动有关，这种活动呈现出无标度雪崩分布[13]。认知任务可能通过激活某些脑区而抑制另一些脑区，使大脑活动从临界点转移到超临界点状态[14]。临界动力学可以在两个时间尺度上定量表征：短期（毫秒）的神经雪崩和长期（秒到小时）的长程时间相关(LRTC)[15]。在神经元雪崩过程中，一个神经元群的自发激活可以在短短几毫秒内触发其他神经元群的连续激活，传播级联的活动波。这一现象已被多种神经影像学方法所揭示，如健康受试者的脑电图(EEG)和fMRI[16-18]。此外，处于疾病状态（如无意识和精神分裂症）的大脑表现出减弱的临界动力学[19,20]。LRTC是另一个值得注意的测量方法，用于评估

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