大脑左右半球存在差异已经在脑解剖学和功能学研究上得到了初步证实，左右半球的差异性研究对深入了解语言认知、视觉认知以及感觉功能的脑内加工机制方面有重要意义^[1]。先前有关左右脑半球偏侧化差异的研究主要集中在功能任务方面，近来有研究指出大脑在没有任何任务的静息状态下也存在偏侧化差异^[2]。有研究应用感兴趣区(region of interest, ROI)线性回归的方法分析了特定脑区的静息状态功能模式偏侧化，该研究发现右脑前扣带回背侧认知区域比左脑相应区域具有更高的功能连接模式^[3]。不过这些研究并没有对全脑整体的功能模式偏侧化进行分析，其它脑区或者全脑是否也存在类似的偏侧化现象仍不清楚。

       静息状态在多数脑功能研究中常被用做对照基线，但目前研究表明在没有外在刺激的静息状态下脑内活动并不是静止的，脑内的一些区域存在有规律的活动，这些脑区构成了脑静息状态的默认网络。目前静息状态的默认网络有多种不同的构建方法，其中独立成分分析、ROI线性回归分析较为常用。但独立成分分析不能分析受试者组间的成分差异，且如何分类独立成分也没有有效的标准^[4]。ROI线性回归法使用相关回归分析分析全脑时间序列和ROI时间序列的相关性。ROI线性回归法需要先验的选择ROI种子区，决定大脑的ROI种子区有主观性，而且在全脑的功能模式研究中无法划定特定的种子区。因此基于这两种方法的研究都不能有效的反映全脑整体的静息功能模式偏侧化。

       局部一致性（regional homogeneity, ReHo）分析以计算肯德尔和谐系数为基础，可以测量每个给定体素点与其周围体素点时间序列的相似性^[5]。与上述两种方法相比，这个方法不需要划定特定种子区域，可以分析全脑的功能模式。本文应用局部一致性方法分析了静息状态下全脑左右半球的功能活动局部一致性偏侧化差异。由于在先前的静息功能模式研究中已经分析了特定区域的偏侧化性质^[3]，所以本文研究主要集中在全脑整体区域的功能模式偏侧化差异上，并结合特定区域的偏侧化研究进行了深入的讨论。

1　资料与方法

1.1　受试对象

       在大学校内招募健康志愿者21人，均为在校本科学生，年龄20~24岁，均为右利手，男性11人，女性10人。所有受试者均填写实验知情同意书，基于受试者自述均无精神病史及家族精神疾病史，未服用过任何会影响脑兴奋性的药物。其中一例由于在扫描中头动过大，其数据舍弃，最后共包括20名受试者数据。

1.2　实验数据采集

       使用荷兰Philips 3.0 T核磁共振扫描系统。头部使用泡沫填充物固定。功能成像使用PE-EPI序列，TR = 2000 ms, TE = 30 ms, Flip Angle = 80, FOV=220 mm，矩阵64×64，层厚=4 mm，层数= 36。实验时受试者被要求保持清醒并放松的状态，平静的躺着，注视经反射镜投射至屏幕中央的符号"＋"。扫描时间6分钟共180个扫描序列。

1.3　数据处理

       使用Statistical Parametric Mapping (SPM8)软件包预处理功能图像。每个功能图像序列包括180个扫描图像，删除扫描图像前5个时间序列（10 s）以保证图像采集于稳定的磁场状态。其余175副图像先后经过时间校正，功能图像头动校正，然后进行空间标准化，将图像配准到MNI空间（体素大小＝3 mm×3 mm×3 mm）。

       局部一致性方法通过计算肯德尔和谐系数来反映脑内部区域的同步活动性^[5]。肯德尔和谐系数计算公式如下：

       式（1）中W为给定数据点的肯德尔系数，取值范围在0~1之间；Ri是第i个时间点在给定点和临近数据点的等级总数；是平均总数；n为功能成像时间序列数；K为给定数据点与其相邻数据点的总数，一般取相邻立方的数据点数。

       局部一致性分析采用REST软件包进行计算。预处理后的图像先经过滤波（0.01<f<0.08 Hz）去除线性漂移。然后应用REST软件包计算每个体素点与相邻的26个体素点的局部一致性。分析后取均值标准化的图像，对图像进行高斯半高全宽（FWHM=6 mm）的平滑处理。均值标准化是指以整体受试者全局局部一致性的平均数据为标准，总体标准差为参考，进行的所有受试者组内的标准化计算（即归一化处理，减少受试者间差异）。

       统计分析首先利用SPM8软件包对处理后的20名受试者的局部一致性图像进行单样本t检验（one sample t-test ）。然后分别提取所有受试者的左脑标准化图像和右脑的标准化图像（其中左脑标准化图像是以MNI坐标为参考x <0为左脑局部一致性标准化图像，x >0为右脑区域局部一致性标准化图像），利用SPM8软件包对左右脑对映区域的每个体素点做双样本t检验(two sample t-test)，以发现左右脑的静息状态功能模式的差异，非校正下P<0.001为统计显著结果。

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2　结果

       所有受试者常规MRI结构像正常。如前所述，对20名受试者在静息状态下的局部一致性进行了单样本t检验。结果表明（见图1，静息状态下大脑默认网络有较明显的局部一致性）。在经非校正的P<0.001，活动体素点>10 （270 mm²）的统计阈值水平下，局部一致性高于全脑基线平均的脑区主要集中在：前楔叶、中前额回、下顶叶、扣带回、中央前回、后扣带回和中央后回等脑区，其中中央前回和扣带回区域活动体积最大。

       为发现左右脑默认网络功能模式的显著差异，利用双样本t检验方法，研究进一步对左右脑的局部一致性进行了统计分析（非校正P <0.001，活动体素点>10 （270 mm²））。分析结果表明（见图2），显著活动的区域主要包括：前额下回、下顶叶、中央前回、舌状回、颞上回和楔叶，显著的结果代表了在20个受试者左右脑统计上差异显著的结果。随后对这些偏侧化脑活动区域做了体积分析（表1）。结果表明在静息状态下大部分区域，如额叶顶叶区域，右脑的局部一致性均要高于左脑，但在舌状回和楔叶等枕区域右脑的局部一致性要显著低于左脑。

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图1  全部受试者局部一致性的单样本t检验活动区域结果。只有区域P<0.001活动体素点> 10 (270 mm²)才在图中标识。图中采用MNI坐标体系
Fig 1  Strengthened ReHo derived by one sample t-test between all subjects, in which colour means activated. Only P <0.001 (uncorrected) and cluster size > 10 (270 mm²) was depicted. MNI coordinates

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图2  右脑与左脑局部一致性双样本t检验活动区域结果。暖色标识右脑局域一致性显著大于左脑的活动区域，冷色标识右脑局域一致性显著小于左脑的活动区域。只有区域P<0.001(uncorrected)，活动体素点>10 (270 mm²)才在图中标识。图中采用MNI坐标体系
Fig 2  Strengthened ReHo derived by two sample t-test between right hemisphere and left, in which warm colour mean statistical activated and cold colour means statistical minus activated. Only P <0.001(uncorrected) and cluster size > 10 (270 mm²) was depicted. MNI coordinates.

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表1  显著偏侧化的活动脑区及其活动体积
Table 1  Details and voxels of brain regions showing significantly hemispheric asymmetry

3　讨论

       本文使用局部一致性方法分析了左右脑功能模式的偏侧化差异。采用局部一致性的方法一方面是因为该方法无需先验选择ROI，可以分析全脑所有区域的静息状态功能模式。另一方面，局部一致性方法对局部小区域的功能同步性更加敏感，能更好的定位差异区域。单样本t检验结果表明中央前回和扣带回区域有明显的活动，这与以前的静息状态研究结果相一致^[5,6]，证明了本文实验数据的有效性。

       已有研究指出，对于右利手的受试者几乎所有的大脑区域，包括额叶、顶叶、颞叶、枕叶、丘脑、小脑都有结构和功能的偏侧化^[7]。在本文研究中，大脑皮层区域发现了大量功能模式的偏侧化差异，而在内部丘脑小脑等区域差异不明显。这可能是因为局部一致性方法主要对局部体素点的血氧水平信号(BOLD)敏感，而大脑皮层神经元密集功能连通性更高，所以此方法在分析大脑皮层区域时要比其它区域高^[8]。另外已经有部分功能磁共振成像研究表明大脑功能偏侧化与结构偏侧化区域并不完全一致，虽然目前还没有确定的研究指出结构偏侧化是否会影响功能偏侧化，不过先前的一些功能偏侧化研究均没有考虑结构偏侧化的影响^[1,3,9]。

       在本文研究中，右脑前额下回、下顶叶、中央前回、颞上回右脑的局部一致性要显著高于左脑。这说明与左脑相比，在静息状态下右脑大部分脑区的区域协同性更高，局部神经区域之间的联系比左脑更紧密，特异化要小^[10]。左脑区域在功能上可能更倾向于在小范围区域内的专用处理，而右脑的区域在功能上更加倾向于大区域的并行处理和区域间的相互连通协作处理。

       舌状回和楔叶区域在视觉语言认知以及自我参照等脑内加工中起重要作用。有研究指出这两个区域的左右脑偏侧化差异较小，左右脑功能和结构的偏侧化意义也不太明确^{[11,12,13,14]}。本文研究发现在这些区域左脑的局部一致性要高于右脑。这个差异表明左右脑枕叶相关的脑内部认知处理的功能模式可能存在偏侧化差异。不过由于本文只对静息状态做了分析，这个假设是否正确还有待相关研究的支持。

       局部一致性方法虽然对临近局部体素点BOLD信号的时间同步性敏感，但对脑内长程功能模式的分析不足^[8]。所以本文研究结果尚不能说明左右脑长程功能模式的偏侧化差异。进一步研究可以采用其它静息状态分析方法（如ROI回归法）具体分析本文研究得到的各个偏侧化区域的功能模式特点。静息状态的功能模式涉及人脑的可塑性演化过程，它的研究结果在临床诊断中有重要的研究意义^[15]，因此左右脑模式的偏侧化结果也可以进一步应用在脑半球特异性缺损的临床疾病研究中。