心理所研究揭示状态焦虑和特质焦虑具有相同的脑网络拓扑机制

　　焦虑是人类最为普遍的情绪状态之一，对我们身心健康具有重要且复杂的意义。焦虑是一种由即将到来的潜在威胁引起的消极的情绪状态，可以细分为状态焦虑和特质焦虑。以往研究多聚焦于单一维度焦虑的神经机制，很少有研究从脑网络层面对焦虑的拓扑机制进行深入地探讨。

　　因此，中国科学院行为科学重点实验室穆妍研究组的姜黎黎副研究员开展了一项研究，通过收集60个被试静息状态下的结构和功能磁共振数据，从宏观大脑尺度层面测量不同脑区大脑灰质形态学指标的分布相似性以构建形态相似性网络；通过计算不同脑区时间序列的皮尔逊相关系数以构建功能连接网络，随后采用滑窗法计算不同脑区之间的动态功能连接以测量功能网络拓扑特征的时间变化，同时改变大脑形态指标的分组数量以测量形态相似性网络拓扑特征的空间变化。最后采用一般线性回归模型对状态焦虑和特质焦虑的拓扑特征进行系统地探讨（图1）。

图1.（A）形态相似网络和（B）功能连接网络及其时空变化构建流程图

　　研究结果发现，在静态功能连接网络层面，状态焦虑和特质焦虑均与右侧脑岛（RH_SalVentAttn_FrOper）网页排序中心度（pagerank centrality）呈显著正相关（图2），而在静态结构网络层面没有显著结果。

图2.（A）状态焦虑和（B）特质焦虑均与右侧脑岛网页排序中心度呈显著正相关

　　在结构网络的空间变化层面，状态焦虑和特质焦虑均与体积相似性网络的左侧额叶眼动区（LH_Default_FEF）节点效率（nodal efficiency）的变异系数呈显著负相关（图3）；而在功能网络的时间变化层面，状态焦虑和特质焦虑均与右侧脑岛网页排序中心度和度中心度（degree centrality）的时间变异呈显著正相关（图4）。

图3.（B）特质焦虑和（C）状态焦虑均与体积相似性网络的空间变异呈显著负相关

图4.（A、B）状态焦虑和（C、D）特质焦虑均与功能连接网络的时间变异呈显著正相关

　　综上，无论是在静态和动态脑网络层面，状态焦虑和特质焦虑均与相同的大脑区域的拓扑测量显著相关。研究证明了状态焦虑和特质焦虑具有相同的脑网络拓扑机制，并且该结果具有高度的时空鲁棒性。该研究不仅提高了研究者对于人脑时间和空间组织的理解，也丰富了焦虑的脑网络机制研究。

　　本研究受到国家自然科学基金的支持（No.11674388）。硕士生李宇斌为第一作者，姜黎黎副研究员为通讯作者。

　　该研究成果已在线发表于Frontiers in Neuroinformatics。

　　论文信息：

　　Li, Y., & Jiang, L*. (2022). State and trait anxiety share common network topological mechanisms of human brain. Frontiers in Neuroinformatics, 16, 859309. https://doi.org/10.3389/fninf.2022.859309