同步脑电图与神经影像学三十年：睡眠状态脑功能系统综述
三十年来，研究人员一直试图观察大脑在睡眠时的活动，不仅关注哪些电节律在头皮上搏动，还要了解哪些深层结构在整个夜晚中被激活或沉寂。挑战在于技术层面：脑电图（EEG）能够捕捉毫秒级皮质活动的变化，但无法定位皮质下结构，而功能性神经影像学方法（如fMRI和PET）则提供了空间精度，却牺牲了时间分辨率。将两者同时结合曾有望兼得两者之长，但相关文献一直分散发展，至今无人将全貌完整整合。 首篇涵盖整个同步EEG-神经影像学睡眠研究领域的系统综述已在《Neuroimage》上发表。该综述由军医大学（Uniformed Services University）和沃尔特·里德国家军事医学中心（Walter Reed National Military Medical Center）的Angeliki Pollatou领导，基于五个数据库的系统检索，识别出约30年间发表的205项合格研究。其成果是一幅睡眠期间收敛性大脑活动模式的综合图谱，同时对该领域仍受限制的方法学异质性进行了敏锐的剖析。 跨模态呈现出趋同图景 纳入研究的成像模态分布如下：EEG-fMRI占主导地位（141项研究），其次为EEG-PET（34项研究）、EEG-NIRS（26项研究）和多模态组合（4项研究）。方法的多样性既是优势也是挑战，但作者们在数据最为稳健之处发现了显著的趋同性。 对于非快速眼动睡眠（NREM），跨模态证据集中在三个关键区域：丘脑、楔前叶和扣带回皮层。这些结构形成了一个核心网络，其协调活动是NREM状态的特征，支持了长期以来将NREM睡眠视为丘脑皮质同步化和感觉传入减少时期的观点。 对于快速眼动睡眠（REM），模式发生了剧烈变化。边缘系统和旁边缘系统网络（包括杏仁核和海马体）活动增加，这与长期以来归因于REM的情绪和记忆处理功能一致。与此同时，执行控制区域（尤其是背外侧前额叶皮层）活动减少。情绪相关脑区与前额叶调节回路之间的这种分离，可能有助于解释梦境生动、情绪强烈且往往缺乏逻辑的特性。 方法学异质性：仍在摸索中的领域 该综述最坦诚的贡献或许在于系统性地描绘了该领域仍存在的异质性。在205项研究中，49%为仅夜间方案，20%采用仅小睡设计，74%仅纳入健康成年人。中位样本量仅为18人。61%的研究使用标准30秒时段进行睡眠分期，但其余研究采用了不同的方法，给跨研究比较带来了困难。28%的研究在成像前使用了睡眠限制方案，进一步增加了泛化的复杂性。 这种异质性之所以重要，是因为它决定了哪些结论可以得出、哪些不能得出。小样本限制了统计效力，增加了假阳性风险。分期方法的差异意味着，被视为NREM或REM的标准在不同研究之间可能存在细微差别。而对健康成年人的高度依赖，则使得在睡眠受到干扰的临床人群（失眠、睡眠呼吸暂停、创伤后应激障碍和神经退行性疾病）中这些回路的行为方式成为悬而未决的问题。 下一代睡眠神经影像学的参考基准 该综述的主要价值在于其里程碑式的综合作用。通过将三十年来的研究汇聚一处，并识别出发现趋同与分歧之处，Pollatou及其同事创建了一个可供未来研究依托的参考框架。趋同的发现，，NREM中的丘脑和扣带回，REM中的边缘系统激活和前额叶失活，，代表了该领域最稳健的发现，已在多种成像模态和独立实验室中得到验证。 作者们还指出了对更大样本量、标准化方案和更多样化人群的需求。随着MRI兼容EEG系统和便携式NIRS设备的进步，同步EEG-神经影像学日益普及，该领域正迎来从小型单中心研究向大型多中心合作的转型机遇，从而提供睡眠神经科学所需的统计效力和泛化能力。 利益冲突声明指出，Nastaren Abad、Afis Ajala和Luca Marinelli是GE HealthCare的员工，该公司在神经影像技术方面拥有商业利益。所有其他作者声明无竞争性利益。 来源 Pollatou A, Tays G, Skeiky L, Coon W, Scholl C, Abad N, Metzger E, Marinelli L, Ajala A, Yeh PH, Doty TJ, Shih R, Lee A, Capaldi VF II, […]
