Abstract
Background: Dysfunctional integration of distributed brain networks is believed to be the cause of schizophrenia, and resting-state functional connectivity analyses of schizophrenia have attracted considerable attention in recent years. Unfortunately, existing functional connectivity analyses of schizophrenia have been mostly limited to linear associations
Objective: The objective of the present study is to evaluate the discriminative power of non-linear functional connectivity and identify its changes in schizophrenia
Method: A novel measure utilizing the extended maximal information coefficient was introduced to construct non-linear functional connectivity. In conjunction with multivariate pattern analysis, the new functional connectivity successfully discriminated schizophrenic patients from healthy controls with relative higher accuracy rate than the linear measure
Result: We found that the strength of the identified non-linear functional connections involved in the classification increased in patients with schizophrenia, which was opposed to its linear counterpart. Further functional network analysis revealed that the changes of the non-linear and linear connectivity have similar but not completely the same spatial distribution in human brain
Conclusion: The classification results suggest that the non-linear functional connectivity provided useful discriminative power in diagnosis of schizophrenia, and the inverse but similar spatial distributed changes between the non-linear and linear measure may indicate the underlying compensatory mechanism and the complex neuronal synchronization underlying the symptom of schizophrenia
چکیده
پیش زمینه: تصور می شود مجموع کارکرد بد شبکه های توزیعی مغز سبب شیزوفرنی می شود و آنالیز ارتباط عملکردی وضعیت ایستای شیزوفرنی، توجه بسیاری را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. متاسفانه آنالیزهای ارتباط عملکردی موجود در شیزوفرنی به ارتباطات خطی محدود شده اند.
هدف: هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی توان افتراقی (تمایزدهندگی) ارتباط عملکردی غیرخطی و شناسایی تغییرات آن در شیزوفرنی است.
روش: یک معیار جدید که از ضریب اطلاعات بیشینه تعمیم یافته استفاده می کند، معرفی گردید تا ارتباطات عملکردی غیرخطی را تشکیل دهد. در ارتباط با آنالیز الگوی چند متغیره، ارتباط عملکردی جدید توانست تا بیماران شیزوفرنی را با موفقیت از کنترل های سالم آنها با نرخ دقت نسبتا بالاتری از معیار خطی، تمایز دهد.
نتیجه: ما دریافتیم که قدرت ارتباطات عملکردی غیرخطی شناسایی شده درگیر در این طبقه بندی، در بیمارانی با شیزوفرنی افزایش یافت که برخلاف همتای خطی آن بود. آنالیز شبکه عملکردی بیشتر نشان داد که تغییرات ارتباط غیرخطی و خطی مشابه هستند ولی توزیع فضایی کاملا یکسانی را در مغز ندارند.
نتیجه گیری: نتایج طبقه بندی نشان می دهند که ارتباط عملکردی غیرخطی، توان افتراقی سودمندی را در تشخیص شیزوفرنی فراهم کرد. تغییرات توزیع فضایی مشابه ولی معکوس بین معیار خطی و غیرخطی می تواند نشان دهنده مکانیزم جبرانی مربوطه و همگام سازی پیچیده نورونی متناظر با علایم مربوط به شیزوفرنی باشد.
1-مقدمه
شیزوفرنی که با توهمات و مالیخولیاهای شنیداری، تخریب حافظه، توجه و کارکرد اجرایی همراه است، یکی از مخرب ترین، مرموزترین و پرهزینه ترین نارسایی هایی روانی محسوب می شود (van Os et al., 2010; Sui et al., 2012). این بیماری نه تنها خود بیماران را رنج می دهد بلکه هزینه گزافی را برای جامعه به همراه دارد...