静息态颅内高频振荡与人类认知

Resting-state intracranial high-frequency oscillations and human cognition

作者信息Daniel Wendelken, Brian Ervin, Taylor Cummins, Anna W Byars, Jason Buroker, Craig Scholle, Francesco T Mangano, Katherine D Holland, Ron Anafi, Donald J Bearden, Ravindra Arya
PMID42542176
发布时间2026-10-01
DOI10.1016/j.neuroimage.2026.122156

实验完整度

中

基于59例患者SEEG数据,进行HFO检测、神经心理学评分关联分析及功能连接计算,但无独立验证队列或干预实验。

主要模型

耐药性癫痫患者SEEG队列(59例) 6048个灰质SEEG通道(排除致痫和病灶皮层) 标准化神经心理学测验(韦氏量表、Woodcock-Johnson等)

重点核对

SEEG记录条件:患者清醒、安静、停用抗癫痫药物≥24小时、过去1小时内无癫痫发作,记录5分钟。 HFO检测参数:80–250 Hz,Staba均方根检测器,阈值>5 SD,100 ms窗口,50%重叠。 通道筛选:排除致痫区和MRI病灶,分析由≥10例患者贡献≥50个通道的脑区。 统计模型:线性混合效应模型,固定效应包括HFO-R、年龄、性别、术后无发作≥6个月、癫痫病程,患者为随机效应,Bonferroni校正。 功能连接计算:wPLI在50–250 Hz频段(9个频率,25 Hz间隔),5秒epoch,1秒重叠,与HFO密度进行Pearson相关。

摘要

在59例接受立体脑电图(SEEG)的耐药性癫痫患者中,我们评估了80–250 Hz高频振荡发生率(HFO-Rs)与标准化神经心理学评分之间的关系。我们还量化了局部HFO-Rs如何调节显示显著HFO-R-认知评分关联的脑区之间的功能连接。我们假设皮层HFO-Rs的区域性变异与领域特异性神经心理学表现相关。我们分析了6048个灰质通道中的HFO-Rs,排除了致痫和病灶皮层。静息态HFO-Rs在左右半球同源区之间相当,除了额下回和缘上回右侧较高,以及额上回左侧较高。韦氏量表得分与右侧内侧枕区HFO-Rs呈正相关(视觉空间除外),与左侧岛叶HFO-Rs呈负相关(加工速度除外)。左侧颞下回HFO-Rs与Woodcock-Johnson测验的计算、段落理解和拼写得分呈负相关,而在某些右半球脑区这些得分呈正相关。对于Wide-Range Assessments of Memory and Learning,左侧海马旁回和右侧内侧枕回HFO-Rs与多个子分数呈正相关。观察到半球不对称性,右半球HFO-R-认知评分正相关比例更高(81% vs 37%,p < 0.001),并且由HFO相关功能连接形成的网络中,自连接和互连仅存在于右侧脑区。我们的发现支持HFOs在人类认知中的更广泛作用,证明HFO-Rs对长程神经连接的调节,并为研究个体神经心理学领域的神经生理学提供了框架。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
静息态皮层高频振荡发生率是否与标准化神经心理学表现的个体差异相关,以及局部HFO-Rs是否调节相关脑区间的功能连接。
核心机制
区域HFO-Rs与特定认知领域评分相关,并可能调节长程相位功能连接(HCFC),且存在右半球正相关优势及右半球网络自连接/互连的不对称性。
主要证据
59例DRE患者SEEG数据中,右侧内侧枕区HFO-Rs与韦氏多个子分数正相关,左侧颞下回和岛叶HFO-Rs与多个子分数负相关;HCFC网络显示右半球自连接和互连。
研究意义
支持HFOs在人类认知中的更广泛作用,提供HFO-Rs调节功能神经回路的证据,并为个体神经心理学领域的未来研究提供框架。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

SEEG数据采集与预处理

获取静息态清醒SEEG信号并去除伪迹和癫痫样放电。

采集5分钟SEEG,>2 kHz采样,去除伪迹和频繁癫痫样放电通道,60 Hz陷波滤波,双极参考。

2

HFO检测与标准化

量化各通道80–250 Hz高频振荡发生率并进行患者内标准化。

使用Staba均方根检测器检测HFOs,对原始计数进行对数转换和患者内标准化。

3

电极定位与脑区划分

将电极触点定位到MNI空间并分配到解剖脑区。

术前MRI与术后CT共配准,电极触点定位到MNI-152空间,使用AAL图谱和FASCILE软件分配脑区。

4

通道和脑区筛选

排除致痫和病灶皮层,选择充分采样的脑区进行分析。

排除位于致痫区和MRI病灶内的通道,保留由≥10例患者贡献≥50个通道的脑区。

5

神经心理学评估

获取多个认知领域的标准化评分。

进行综合神经心理学评估,包括韦氏量表、Woodcock-Johnson、WRAML、PPVT、VMI和波士顿命名测验。

6

HFO-R与认知评分的关联分析

评估各脑区HFO-Rs与神经心理学评分的关联。

对每个脑区和每个NPE评分拟合线性混合效应模型,以HFO-R、年龄、性别、术后无发作≥6个月、癫痫病程为固定效应,患者为随机效应,Bonferroni校正。

7

HFO相关功能连接(HCFC)计算

量化局部HFO-Rs对脑区间功能连接的调节。

计算双极通道间wPLI,分段为5秒epoch(1秒重叠),计算HFO密度,对每个通道对的HFO密度与wPLI进行Pearson相关,得到HCFC。

8

HCFC与认知评分的关联分析

评估HCFC与神经心理学评分的关联。

对每个NPE评分拟合线性混合效应模型,以HCFC、年龄、性别、术后无发作、癫痫病程为固定效应,患者为随机效应,Bonferroni校正。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
SEEG电极PMT Corp.--
FASCILE软件----
R语言lme4和lmerTest包----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
SEEG记录
记录时长5分钟;患者清醒、安静、停用抗癫痫药物≥24小时、过去1小时内无癫痫发作;采样率>2 kHz。
阅读提示:Methods 2.1 Patients and SEEG signal acquisition
HFO检测
频率范围80–250 Hz;检测阈值>5 SD;窗口100 ms,重叠50%;Staba均方根检测器。
阅读提示:Methods 2.2 SEEG preprocessing, HFO extraction, and normalization
通道和脑区筛选
排除致痫区和MRI病灶;脑区需≥50个通道且来自≥10例患者。
阅读提示:Methods 2.4 Selection of channels and parcels
HCFC计算
wPLI在50–250 Hz频段(9个频率,25 Hz间隔);5秒epoch,1秒重叠;Pearson相关。
阅读提示:Methods 2.5 HFO-correlated functional connectivity及Fig. 1
统计模型
固定效应包括HFO-R、年龄、性别、术后无发作≥6个月、癫痫病程;患者为随机效应;Bonferroni校正。
阅读提示:Methods 2.7 Data analysis