ABSTRACT
ReHo和ALFF是两种描述静息态功能磁共振数据不同区域特征的方法。它们是否能相互配合、互相补充地揭示ADHD的大脑区域功能异常尚不清楚。在本研究中，我们基于全脑体素计算了23名在使用药物治疗的男孩和25名年龄匹配的正常男孩的ReHo值和ALFF值。另在，我们使用ADHD有差异脑区ReHo、ALFF的值与其部分临床信息做了相关分析以探索两者之间的关系。最终，我们发现我们发现，ReHo差异脑区广泛分布在the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry，而ALFF结果差异区域仅在右枕部。当对ALFF使用较大的平滑核和较宽的阈值时，ReHo和ALFF的差异区域重合部分增大，同时，ALFF还出现了新的差异区。ReHo与ADHD症状相关量表评分相关性呈现在右小脑、前扣带回背侧皮质和左舌回，而ALFF与ADHD症状相关量表评分之间没有检测到相关性。总的来说，ReHo比ALFF对局部异常更敏感，至少对于本次ADHD的研究来说是这样的。而ALFF更可能是ReHo测量局部自发活动的补充。两者的结合可能会为ADHD提供一个更全面的病理说明。
INTRODUCTION
注意力缺陷多动障碍（ADHD）俗称多动症，是儿童期常见的一类神经发育障碍，主要特征有： 1. 注意力不集中 2. 容易分心 3.冲动、多动。尽管已经揭示了ADHD病人在the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry结构和功能上的异常，其潜在的精神生理学还尚不清楚。
自从开创性地发现低频（0.01–0.08 Hz）的rs-fMRI信号波动（LFF）在生理研究上是很重要的，静息态功能磁共振研究就吸引力越来越多的关注。大多数RS-fMRI研究都从不同脑区之间的时间相关或同步的角度来研究LFFs（如：功能连接），而不是从脑区活动的角度。虽然功能连接的异常可以揭示两个较远脑区的比较全面比较完整的特征，但是他们不能告诉我们哪个区域与观察到的连接异常联系更紧密。
ReHo和ALFF是研究静息态功能磁共振成像的两种方式。基于以下假设：在一个作用于相同功能的脑区中的LFFs应该高度同步，ReHo评估了相邻体素中LFFs的时间相似性或同步性。有关癫痫的研究揭示ReHo值升高的区域是哪一块，该结论是符合癫痫样放电局部一致性增加的假设的（癫痫其实就是神经异常放电而引起的大脑功能障碍）。ALFF测量单个体素的低频幅度。它被用来区分两个静息态条件以及癫痫病人和正常人。在静息状态下，ReHo和ALFF值较高的区域与默认模式网络的位置一致，并且测量的代谢率最高。这两种方法已经被用来探索许多脑疾病的功能异常，如AD、精神分裂。值得注意的是，ReHo和ALFF都被用于ADHD研究过。 Cao et al.计算了29个ADHD的男孩和27个与之相匹配的正常人之间ReHo值的差异，结果显示ADHD病人与正常人相比，其the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry 的ReHo值降低，枕叶皮质的ReHo值增加。 Zang et al.（他们来自同一个研究组）患有ADFHD（n=13）的男孩与与之相匹配的对照组（n=12）相比，the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry中的ALFF值下降，前扣带回皮质（ACC）、感觉运动皮质、颞皮层，以及脑干的ALFF值增加。两项研究的ReHo和ALFF结果似乎是互补的。然而，没有研究将这两种方法应用于同一数据集来探索到底哪个指标对局部异常更敏感以及他们能在什么范围内发现不同的异常。
PARTICIPANTS AND METHODS
Participants
本研究包括23名被诊断患有ADHD的？男孩和25名年龄匹配的健康男性对照（年龄在11岁至16岁之间）。所使用的数据是Cao et al.[1]分析的数据集的一部分，与 Zang et al.和Tian et al.分析的数据集部分重叠，与Cao et al.[2]的数据集相同。病人是从北京大学心理健康研究所的门诊部招募的，对照组是从附近的学校招募的。
病人为右利手，ADHD组排除被试的标准如下（同Cao et al[2]）：（1）其他ADHD并发精神疾病，行为障碍或对抗性违抗障碍除外；（2）神经异常和其他严重疾病；（3）以the Wechsler
Intelligence Scale for Chinese Children-Revised (WISCC-R) 册智商标准小于80分的。（4）先前使用过兴奋剂的。
ADHD的诊断是通过一个系统的量表来确定的，即基于《精神疾病诊断和统计手册》的CDIS（ the Clinical Diagnostic Interviewing Scale）量表。所有被试的ADHD Rating Scale-IV (ADHD RS-IV)评分都由其父母报告。这个量表包含所有ADHD由DSM-IV评定的主要症状。
最终的统计分析是基于19个ADHD病人和23个正常人做的。其中，这19例ADHD被试中有七例有ADHD的并发症行为障碍（2例）或对抗性违抗障碍（5例）。这19例中，12个符合注意力不集中亚型的标准，7个符合合并亚型（注意力不集中/过度活跃型）的标准。
本研究经北京大学心理健康研究所研究伦理审查委员会批准。在详细说明研究程序后，从被试者的父母或监护人处获得所有被的书面知情同意。
Data Acquisition
所有被试都做了静息状态fMRI扫描，在此期间，他们被要求闭上眼睛，尽可能保持不动，不要睡着，不做活跃的思考，除此以外，没有特定的认知任务。其它扫描的session不用于本研究。
Data Analysis
数据预处理包括：去除前10个时间点，时间层矫正，头动校正（选取排除头动的标准是头动平移大于3mm旋转超过3°，六个被试因此被排除，其中病人四个，正常人两个），空间标准化，平滑选取参数是6mm在计算ALFF的时候先做平滑再算ALFF，计算ReHo的时候先算ReHo再做平滑，去线性漂移和滤波（0.01-0.08Hz）。
基于没做平滑的预处理来计算KCC-ReHo，每个被试得到一张KCC-ReHo map，这张KCC-ReHo map是在全脑mask内计算的。KCC-ReHo map中的每一个体素都除以全脑体素中KCC-ReHo值得均值以实现标准化的目的，每个被试都如此得到一张 mKCC-ReHo map。最后对mKCC-ReHo map做平滑，每个被试得到一张SmKCC-ReHo map，该结果用于后续的统计分析。
基于做了平滑的预处理来计算ALFF（0.01-0.08Hz），每个被试得到一张ALFF map，这张ALFF map是在全脑mask内计算的。ALFF map中的每一个体素都除以全脑体素中ALFF值得均值以实现标准化的目的，每个被试都如此得到一张 mALFF map，该结果用于后续的统计分析。
STATISTICS&RESULTS
分别用病人和正常人的年龄值和IQ值做双样本T检验以统计病人与正常人之间的指标差异，这部分结果见表1前两行。可见ADHD组和正常组的年龄无较大差异 (t = 0.22, P = 0.83)，但是IQ值差异较大，正常人的IQ值是高于ADHD病人的IQ值的 (t = -2.98, P = 0.005)。 ADHD RS-IV评分高于正常人(t = 8.43, P <0.001)。
使用病人和正常人的ReHo做完标准化和平滑的结果和ALFF做完标准化的结果分别做双样本T检验。然后分别对两种指标统计完生成的T图做AlphaSim矫正（选取的阈值为：voxel p<0.01, cluster size >1080 mm3，选取的mask为全脑mask）。差异结果见表2和图1。与对照组相比，ADHD组在 the bilateral cerebellum、 right middle frontal gyrus (MFG), right precuneus 和 bilateral ventral medial prefrontal cortex (vMPFC) 的ReHo值下降，the right dorsal ACC (dACC)、bilateral lingual 和 fusiform gyri的ReHo值增高 (Table 2, Fig. 1A)。ADHD组只在the right occipital cortex的ALFF值升高，并且ALFF的差异区几乎完全包含在ReHo方法生成的差异图中(Table 2 and Fig. 1B)。
Fig. 1. ADHD组和HC组在ReHo（A）和ALFF（B）中表现出差异的区域。冷色表示ADHD组的ReHo/AL FF比对照组低，暖色为ADHD组的ReHo/AL FF比对照组高。AlphaSim矫正（选取的阈值为：voxel p<0.01, cluster size >1080 mm3，选取的mask为全脑mask）。每一部分图片的左边是大脑的右侧。
紧接着，以ALFF和ReHo的差异区的peak点的坐标为小球坐标，半径取3mm定义球形ROI，由此，ReHo得到9个ROIs，ALFF得到一个ROIs。对于ReHo，我们按照它定义的九个ROIs的位置提取每个病人在ROIs内的ReHo值，用ROI内的值分别和ADHD RS-IV 量表评分做皮尔逊相关。对于ALFF，我们按照它定义的1个ROI的位置提取每个病人在ROI内的平均值，用该平均值和ADHD RS-IV 量表评分做皮尔逊相关。以此来探讨两种方法测定的局部自发性脑活动与ADHD临床症状的关系。结果见图2。在ReHo的9个ROI中，右小脑的ReHo值与ADHD的量表评分呈负相关。右dACC的ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关。左舌回的ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关。ALFF值与ADHD量表评分不相关。
Fig. 2. ADHD组每个被试的量表评分与差异脑区的ReHo值的相关性，三张图分别是以下三个差异脑区：右小脑（A）、右dACC（B）和左舌回（C）的相关性。A：右小脑ROI：peak点的坐标是（30, -75, -24），该区域ReHo值与ADHD的量表评分呈负相关 (r= -0.66，p= 0.003)。B：右dACC ROI：peak点的坐标是（15, 42, 21），该区域ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关 (r= 0.73，p= 0.001)。C：左舌回ROI：peak点的坐标是（-24, -60, -6），该区域ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关 (r= 0.55，p= 0.002)。 n= 18 (1 missing)。
由于ReHo算法的特性致使对ReHo的平滑效果大于对ALFF的平滑效果，这可能会影响他们之间的比较。因此，我们进一步将ALFF的平滑参数调为12mm，同样使用病人和正常人的数据做了双样本T检验，校正的阈值也选取的更宽松的P <0.01和cluster size >270 mm3（uncorrected）。当对ALFF使用较大的平滑核和较宽的阈值时，ReHo和ALFF的差异区域重合部分增大，同时，ALFF还出现了新的差异区。结果见下列表3和图3。
Fig. 3. A图展示的是平滑参数使用的是6mm的ReHo值组间差异脑区，B图展示的是平滑参数使用的是12mm的ALFF值组间差异脑区。冷色表示ADHD组的ReHo/AL FF比对照组低，暖色为ADHD组的ReHo/AL FF比对照组高。做的是AlphaSim矫正（ReHo选取的阈值为：voxel p<0.01, cluster size >1080 mm3，选取的mask为全脑mask。ALFF选取的阈值为：voxel p<0.01, cluster size >270 mm3，选取的mask为全脑mask）。C：A图中的差异区用绿色在C中表示，B图中的差异区用黄色在C中表示，最终A与B重合的差异区使用红色表示。图片的左边是大脑的右侧。
DISCUSSTION
总的来说，ReHo比ALFF对局部异常更敏感，至少对于本次ADHD的研究来说是这样的。而ALFF更可能是ReHo测量局部自发活动的补充。两者的结合可能会为ADHD提供一个更全面的病理说明。
文献推送
对ADHD中自发脑活动的局部一致性和振幅的静息态的研究
ABSTRACT
ReHo和ALFF是两种描述静息态功能磁共振数据不同区域特征的方法。它们是否能相互配合、互相补充地揭示ADHD的大脑区域功能异常尚不清楚。在本研究中，我们基于全脑体素计算了23名在使用药物治疗的男孩和25名年龄匹配的正常男孩的ReHo值和ALFF值。另在，我们使用ADHD有差异脑区ReHo、ALFF的值与其部分临床信息做了相关分析以探索两者之间的关系。最终，我们发现我们发现，ReHo差异脑区广泛分布在the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry，而ALFF结果差异区域仅在右枕部。当对ALFF使用较大的平滑核和较宽的阈值时，ReHo和ALFF的差异区域重合部分增大，同时，ALFF还出现了新的差异区。ReHo与ADHD症状相关量表评分相关性呈现在右小脑、前扣带回背侧皮质和左舌回，而ALFF与ADHD症状相关量表评分之间没有检测到相关性。总的来说，ReHo比ALFF对局部异常更敏感，至少对于本次ADHD的研究来说是这样的。而ALFF更可能是ReHo测量局部自发活动的补充。两者的结合可能会为ADHD提供一个更全面的病理说明。
INTRODUCTION
注意力缺陷多动障碍（ADHD）俗称多动症，是儿童期常见的一类神经发育障碍，主要特征有： 1. 注意力不集中 2. 容易分心 3.冲动、多动。尽管已经揭示了ADHD病人在the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry结构和功能上的异常，其潜在的精神生理学还尚不清楚。
自从开创性地发现低频（0.01–0.08 Hz）的rs-fMRI信号波动（LFF）在生理研究上是很重要的，静息态功能磁共振研究就吸引力越来越多的关注。大多数RS-fMRI研究都从不同脑区之间的时间相关或同步的角度来研究LFFs（如：功能连接），而不是从脑区活动的角度。虽然功能连接的异常可以揭示两个较远脑区的比较全面比较完整的特征，但是他们不能告诉我们哪个区域与观察到的连接异常联系更紧密。
ReHo和ALFF是研究静息态功能磁共振成像的两种方式。基于以下假设：在一个作用于相同功能的脑区中的LFFs应该高度同步，ReHo评估了相邻体素中LFFs的时间相似性或同步性。有关癫痫的研究揭示ReHo值升高的区域是哪一块，该结论是符合癫痫样放电局部一致性增加的假设的（癫痫其实就是神经异常放电而引起的大脑功能障碍）。ALFF测量单个体素的低频幅度。它被用来区分两个静息态条件以及癫痫病人和正常人。在静息状态下，ReHo和ALFF值较高的区域与默认模式网络的位置一致，并且测量的代谢率最高。这两种方法已经被用来探索许多脑疾病的功能异常，如AD、精神分裂。值得注意的是，ReHo和ALFF都被用于ADHD研究过。 Cao et al.计算了29个ADHD的男孩和27个与之相匹配的正常人之间ReHo值的差异，结果显示ADHD病人与正常人相比，其the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry 的ReHo值降低，枕叶皮质的ReHo值增加。 Zang et al.（他们来自同一个研究组）患有ADFHD（n=13）的男孩与与之相匹配的对照组（n=12）相比，the fronto-cingulo-occipito-cerebellar circuitry中的ALFF值下降，前扣带回皮质（ACC）、感觉运动皮质、颞皮层，以及脑干的ALFF值增加。两项研究的ReHo和ALFF结果似乎是互补的。然而，没有研究将这两种方法应用于同一数据集来探索到底哪个指标对局部异常更敏感以及他们能在什么范围内发现不同的异常。
PARTICIPANTS AND METHODS
Participants
本研究包括23名被诊断患有ADHD的？男孩和25名年龄匹配的健康男性对照（年龄在11岁至16岁之间）。所使用的数据是Cao et al.[1]分析的数据集的一部分，与 Zang et al.和Tian et al.分析的数据集部分重叠，与Cao et al.[2]的数据集相同。病人是从北京大学心理健康研究所的门诊部招募的，对照组是从附近的学校招募的。
病人为右利手，ADHD组排除被试的标准如下（同Cao et al[2]）：（1）其他ADHD并发精神疾病，行为障碍或对抗性违抗障碍除外；（2）神经异常和其他严重疾病；（3）以the Wechsler
Intelligence Scale for Chinese Children-Revised (WISCC-R) 册智商标准小于80分的。（4）先前使用过兴奋剂的。
ADHD的诊断是通过一个系统的量表来确定的，即基于《精神疾病诊断和统计手册》的CDIS（ the Clinical Diagnostic Interviewing Scale）量表。所有被试的ADHD Rating Scale-IV (ADHD RS-IV)评分都由其父母报告。这个量表包含所有ADHD由DSM-IV评定的主要症状。
最终的统计分析是基于19个ADHD病人和23个正常人做的。其中，这19例ADHD被试中有七例有ADHD的并发症行为障碍（2例）或对抗性违抗障碍（5例）。这19例中，12个符合注意力不集中亚型的标准，7个符合合并亚型（注意力不集中/过度活跃型）的标准。
本研究经北京大学心理健康研究所研究伦理审查委员会批准。在详细说明研究程序后，从被试者的父母或监护人处获得所有被的书面知情同意。
Data Acquisition
所有被试都做了静息状态fMRI扫描，在此期间，他们被要求闭上眼睛，尽可能保持不动，不要睡着，不做活跃的思考，除此以外，没有特定的认知任务。其它扫描的session不用于本研究。
Data Analysis
数据预处理包括：去除前10个时间点，时间层矫正，头动校正（选取排除头动的标准是头动平移大于3mm旋转超过3°，六个被试因此被排除，其中病人四个，正常人两个），空间标准化，平滑选取参数是6mm在计算ALFF的时候先做平滑再算ALFF，计算ReHo的时候先算ReHo再做平滑，去线性漂移和滤波（0.01-0.08Hz）。
基于没做平滑的预处理来计算KCC-ReHo，每个被试得到一张KCC-ReHo map，这张KCC-ReHo map是在全脑mask内计算的。KCC-ReHo map中的每一个体素都除以全脑体素中KCC-ReHo值得均值以实现标准化的目的，每个被试都如此得到一张 mKCC-ReHo map。最后对mKCC-ReHo map做平滑，每个被试得到一张SmKCC-ReHo map，该结果用于后续的统计分析。
基于做了平滑的预处理来计算ALFF（0.01-0.08Hz），每个被试得到一张ALFF map，这张ALFF map是在全脑mask内计算的。ALFF map中的每一个体素都除以全脑体素中ALFF值得均值以实现标准化的目的，每个被试都如此得到一张 mALFF map，该结果用于后续的统计分析。
STATISTICS&RESULTS
分别用病人和正常人的年龄值和IQ值做双样本T检验以统计病人与正常人之间的指标差异，这部分结果见表1前两行。可见ADHD组和正常组的年龄无较大差异 (t = 0.22, P = 0.83)，但是IQ值差异较大，正常人的IQ值是高于ADHD病人的IQ值的 (t = -2.98, P = 0.005)。 ADHD RS-IV评分高于正常人(t = 8.43, P <0.001)。
紧接着，以ALFF和ReHo的差异区的peak点的坐标为小球坐标，半径取3mm定义球形ROI，由此，ReHo得到9个ROIs，ALFF得到一个ROIs。对于ReHo，我们按照它定义的九个ROIs的位置提取每个病人在ROIs内的ReHo值，用ROI内的值分别和ADHD RS-IV 量表评分做皮尔逊相关。对于ALFF，我们按照它定义的1个ROI的位置提取每个病人在ROI内的平均值，用该平均值和ADHD RS-IV 量表评分做皮尔逊相关。以此来探讨两种方法测定的局部自发性脑活动与ADHD临床症状的关系。结果见图2。在ReHo的9个ROI中，右小脑的ReHo值与ADHD的量表评分呈负相关。右dACC的ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关。左舌回的ReHo值与ADHD的量表评分呈正相关。ALFF值与ADHD量表评分不相关。
由于ReHo算法的特性致使对ReHo的平滑效果大于对ALFF的平滑效果，这可能会影响他们之间的比较。因此，我们进一步将ALFF的平滑参数调为12mm，同样使用病人和正常人的数据做了双样本T检验，校正的阈值也选取的更宽松的P <0.01和cluster size >270 mm3（uncorrected）。当对ALFF使用较大的平滑核和较宽的阈值时，ReHo和ALFF的差异区域重合部分增大，同时，ALFF还出现了新的差异区。结果见下列表3和图3。
DISCUSSTION
总的来说，ReHo比ALFF对局部异常更敏感，至少对于本次ADHD的研究来说是这样的。而ALFF更可能是ReHo测量局部自发活动的补充。两者的结合可能会为ADHD提供一个更全面的病理说明。
