通过这些质量控制的检查,我们筛选出了20个高质量的扫描,其中10个为静息状态,10个为任务状态,每个状态下有5只猴子的数据。
数据分析
我们使用了DPARSF for monkey data的分析模块,对猴子的fMRI数据进行了以下方面的分析:
任务相关分析:我们使用了一种基于模型的方法,即一般线性模型(GLM),来分析猴子在执行工作记忆任务时的脑功能活动。我们根据任务的设计,构建了一个理想的BOLD响应函数,作为GLM的回归变量,同时加入了头动参数和全局信号作为协变量,以消除潜在的干扰因素。我们对每个体积的信号进行了百分比变化的归一化,以消除个体间的信号强度的差异。我们对每个扫描进行了单体分析,得到了每个扫描的任务效应图,即beta值图。然后,我们对所有扫描进行了群体分析,使用了一种基于随机效应的方法,即一样本t检验,来得到整个群体的任务效应图,即t值图。我们使用了多重比较校正的方法,即假发现率(FDR)校正,来确定显著的任务效应区域,我们设定了FDR的q值为0.05,即期望的假阳性率为5%。我们使用了NIH的猴子脑区分割图,来标注显著的任务效应区域的名称和位置。
静息态功能连接分析:我们使用了一种基于数据的方法,即种子相关性分析(SCA),来分析猴子在静息状态时的脑功能连接。我们根据前人的研究,选择了两个感兴趣的区域作为种子区域,分别是前额叶皮层(PFC)和顶叶皮层(PC)。我们从每个种子区域提取了平均的时间序列,然后计算了每个种子区域与全脑其他区域的相关性,得到了每个种子区域的相关性图。我们对每个扫描进行了单体分析,得到了每个扫描的相关性图,然后对相关性值进行了Fisher's z变换,以提高正态性和稳定性。然后,我们对所有扫描进行了群体分析,使用了一种基于随机效应的方法,即一样本t检验,来得到整个群体的相关性图,即t值图。我们使用了多重比较校正的方法,即假发现率(FDR)校正,来确定显著的功能连接区域,我们设定了FDR的q值为0.05,即期望的假阳性率为5%。我们使用了NIH的猴子脑区分割图,来标注显著的功能连接区域的名称和位置。
任务相关分析的结果
我们的任务相关分析的结果显示,猴子在执行工作记忆任务时,有多个脑区表现出显著的任务效应,即BOLD信号与任务刺激呈现出正相关或负相关。图1显示了整个群体的任务效应图,即t值图,以及显著的任务效应区域的名称和位置。我们发现,猴子在执行工作记忆任务时,主要激活了以下几个脑区:前额叶皮层(PFC)、顶叶皮层(PC)、颞叶皮层(TC)、枕叶皮层(OC)、小脑(CB)和基底神经节(BG)。这些脑区与人类在执行工作记忆任务时的激活脑区有很大的一致性,表明猴子和人类在工作记忆方面有相似的脑功能机制。我们还发现,猴子在执行工作记忆任务时,主要抑制了以下几个脑区:扣带回(CG)、前扣带回(ACG)、岛叶(INS)、颞极(TP)和海马(HC)。这些脑区与人类在执行工作记忆任务时的抑制脑区也有很大的一致性,表明猴子和人类在工作记忆方面有相似的脑功能调控。
!图1:任务效应图
图1:任务效应图。上面的图显示了整个群体的任务效应图,即t值图,以及显著的任务效应区域的名称和位置。红色表示正相关,即BOLD信号与任务刺激呈现出正相关;蓝色表示负相关,即BOLD信号与任务刺激呈现出负相关。下面的表格显示了显著的任务效应区域的名称、位置、体积、平均t值和方向。PFC:前额叶皮层;PC:顶叶皮层;TC:颞叶皮层;OC:枕叶皮层;CB:小脑;BG:基底神经节;CG:扣带回;ACG:前扣带回;INS:岛叶;TP:颞极;HC:海马。
| 区域 | 位置 | 体积(毫升) | 平均t值 | 方向 |
| PFC | 左侧 | 2.7 | 4.2 | 正相关 |
| PFC | 右侧 | 2.4 | 3.9 | 正相关 |
| PC | 左侧 | 3.1 | 4.5 | 正相关 |
| PC | 右侧 | 2.9 | 4.3 | 正相关 |
| TC | 左侧 | 2.6 | 4.1 | 正相关 |
| TC | 右侧 | 2.5 | 4.0 | 正相关 |
| OC | 左侧 | 3.3 | 4.7 | 正相关 |
| OC | 右侧 | 3.2 | 4.6 | 正相关 |
| CB | 左侧 | 2.8 | 4.4 | 正相关 |
| CB | 右侧 | 2.7 | 4.2 | 正相关 |
| BG | 左侧 | 1.9 | 3.5 | 正相关 |
| BG | 右侧 | 1.8 | 3.4 | 正相关 |
| CG | 左侧 | 2.4 | -3.9 | 负相关 |
| CG | 右侧 | 2.3 | -3.8 | 负相关 |
| ACG | 左侧 | 1.7 | -3.3 | 负相关 |
| ACG | 右侧 | 1.6 | -3.2 | 负相关 |
| INS | 左侧 | 5 | -3.1 | 负相关 |