儿童的大脑能够动态适应内部状态和外部环境的刺激，从而允许认知和心理行为的变化。本研究对9至11岁儿童的动态功能连接（DFC）进行了大规模分析，旨在探讨脑动态如何与儿童早期的认知表现和心理健康相关。利用青少年大脑认知发展（ABCD）数据集，我们分析了10,988名儿童的脑动态连接状态，并将其与认知和精神健康进行关联研究。我们假设儿童的静息状态功能连接具有高度波动性，不同的连接模式（即DFC状态）可能与认知表现和精神问题相关。

本研究基于ABCD数据集3.0版本，涉及11,800多名9-11岁儿童。静息态数据由西门子Prisma、飞利浦和GE 750 3T扫描仪平台收集。数据预处理使用FMRIB软件库（FSL）和统计参数映射（SPM）完成，随后进行质量控制（QC），最终选取了10988名儿童的数据进行分析。DFC的估算采用滑动窗口法，并通过k均值聚类识别了五种脑状态，这些状态具有不同的DFC模式。认知表现通过NIH认知电池工具箱（NIHTBX）的未校正原始分数进行评估，心理健康通过父母报告的儿童行为检查表（CBCL）进行评估。

图1.静息态扫描和纵向会话中的重现性脑状态

研究发现，DFC状态与儿童的认知表现和精神健康显著相关。具体而言，DFC状态1表现为感官网络内强连接和网络间负相关，这种状态的出现频率与较差的认知表现和较高的精神病理评分呈正相关。而DFC状态5显示感官网络的整合和默认模式网络与感觉运动网络之间的对抗，但小脑的分离较弱，这种状态的出现频率与较好的认知表现和较低的精神病理评分呈正相关。

通过线性混合效应模型（LMM）分析，我们发现DFC状态的出现频率与认知和精神健康评分之间的关联具有显著性。DFC状态1的出现频率与所有10项认知评分均呈负相关，而DFC状态5的出现频率则与认知评分呈正相关。此外，精神病理评分中，DFC状态1的出现频率与大多数评分呈正相关，而DFC状态5的出现频率与精神病理评分呈负相关。

图2.DFC状态与儿童认知表现的相关性

本研究揭示了儿童DFC状态与认知表现及精神健康之间的关系，强调了脑动态连接在儿童认知和心理发展中的重要性。DFC状态1与较差的认知表现和较高的精神病理评分相关，而DFC状态5则与较好的认知表现和较低的精神病理评分相关。这些发现表明，追踪脑动态连接的瞬时变化可能有助于表征儿童的认知和心理问题，并指导早期干预以缓冲不利影响。

文献出处：
Fu, Z., Sui, J., Iraji, A., Liu, J., & Calhoun, V. D. (2024). Cognitive and psychiatric relevance of dynamic functional connectivity states in a large (N > 10,000) children population. **Molecular Psychiatry**. https://doi.org/10.1038/s41380-024-02683-6