01.
前言导读
Introduction
澳门大学认知与脑科学中心伍海燕课题组ANDlab近期在国际著名期刊《Human Brain Mapping》上发表了题为"Oxytocin enhances the triangular association among behavior, resting-state, and task-state functional connectivity"的文章。
该研究探讨了催产素对个体的功能连接和行为之间关联的影响，发现催产素（Oxytocin）会显著增强静息态功能连接、任务态功能连接和任务行为表现三者之间的联系（图1b）。我们进一步发现三者之间联系的增强可以部分解释为催产素改变了大脑在静息态和任务态下的功能连接，主要涉及边缘系统、前额叶皮层、颞极和颞顶叶交界处等区域。
图1, 实验范式，本文核心结构，和行为结果
02.
研究背景
Background
催产素是一种神经肽，已被证明与社会适应、亲社会行为以及社会认知密切相关。
在行为水平上，催产素可以调节人类对面部、情绪等社会线索的识别和记忆能力。而在神经水平上，催产素的调节作用已在许多社会大脑（social brain）区域得到广泛证明，大量研究表明催产素可以改变社会大脑网络脑区之间的功能连接（Functional connectivity, FC）。
然而不同研究结果的不一致性表明，催产素的调节作用可能存在个体差异，这种差异不仅存在于行为层面，也存在于神经层面。建立不同数据水平（如行为，静息态和任务态脑活动）的个体差异之间的关联可以扩展对催产素引起的个体差异的理解。催产素是否可以增强不同水平的个体差异之间的关联尚未得到系统的探索。
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研究目的
Aim
基于催产素对行为、功能连接及其个体差异影响的先前进展和不足，我们想知道催产素是否以及如何调节个体的大脑和行为之间的关联。
此外，尽管先前的研究发现，任务态与静息态网络高度相似，但两者的相似度是否会受到催产素的影响仍缺乏研究。
在本研究中，我们系统地探讨了一种社会行为（自我-他人面孔识别）、静息态功能连接（rsFC）和任务态功能连接（tsFC）之间的关系，并研究了以下问题：
（1）催产素是否可以增强任务行为表现与rsFC之间的关联；
（2）催产素是否可以增强行为表现与tsFC之间的关联；
（3）催产素是否能在全脑水平上增强rsFC和tsFC的相似性。
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研究方法
Method
为了研究催产素对相关社会大脑和行为的影响，我们首先使用了自我与他人面孔识别的实验范式（图1a），该范式可以评估部分社会认知能力并激活社会大脑网络。它让我们有机会研究催产素是否影响社会大脑和行为之间的联系。
在实验中，我们记录了任务行为表现、静息态fMRI和任务态fMRI数据。
为了回答问题1和2，我们使用基于功能连接的预测模型（CPM）来检验不同状态下的功能连接是否能够预测任务中的行为表现（图2），以及催产素是否能够提高功能连接对行为表现的CPM预测准确性。CPM可以基于功能连接预测认知行为或人格特质等，已广泛用于全脑关联研究（BWAS）。它经常被用来从功能连接中提取最相关的特征来预测行为、人格特质或精神症状的个体变异性。先前的许多研究已经证明了CPM在预测流体智力、注意力、创造能力和作弊行为方面的个体差异的稳定性。
最后，为了回答问题3，我们在全脑水平上进行了静息态和任务态功能连接之间的相关性分析，以评估催产素对两种状态下的功能连接之间关系的影响。
图2. 基于连接体的预测模型
(connectome-based predictive model)
05.
研究结果
Results
我们发现，无论是静息态还是任务态，施加催产素的群体上的CPM预测模型的正确率显著高于施加安慰剂的群体（图3）。
并且在施加催产素的群体中，静息态和任务态功能连接之间的关联显著比施加安慰剂的群体更强（图4）。
我们进一步发现在任务态和静息态中，CPM分类模型可以显著区分催产素群体和安慰剂群体的功能连接。且施加催产素的群体中，大部分在CPM分类模型里权重较大的功能连接都与行为表现显著相关联，而在施加安慰剂的群体中则没有发现这种效应（图5,6）。
总之，这些结果为神经肽如何导致不同水平的个体差异之间的关联增加提供了新的证据和相应的机制，并可能启发未来对神经肽在临床和非临床应用的交叉研究。
图3.
使用CPM预测模型通过静息态FC和任务态FC预测行为表现的结果
图4. 两组被试rsFC和tsFC之间的Pearson相关性。
图5. CPM分类模型在rsFC分类中的结果。
图6. CPM分类模型在tsFC分类中的结果。
该论文的共同第一作者为澳门大学CCBS的ANDlab博士生张皓铭和陈坤。论文合作者还包括中国科学院深圳先进技术研究院的鲍进研究员。
本研究得到了澳门科技发展基金（FDCT）（0127/2020/A3，0041/2022/A）、广东省自然科学基金（2021A1515012509）、深港澳科技创新项目（SGDX2020110309280100）、澳门大学SRG（SRG2020-00027-ICI）、澳门大学MYRG（MYRG2022-00188-ICI）的资助，在此表示衷心的感谢！
文章信息：
Zhang, H., Chen, K., Bao, J., & Wu, H. (2023). Oxytocin enhances the triangular association among behavior, resting‐state, and task‐state functional connectivity. Human Brain Mapping.https://doi.org/10.1002/hbm.26498
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图片 | ANDlab
文字 | Haoming，Kun
排版 | Rongjia
审核 | Haiyan
