12-14-2016 updated

動物の脳 brain は，神経細胞 neuron 同士が軸索 axon で繋がってネットワークを構成している。特定の領域からまとまって軸索が投射されているとき，軸索の束は白っぽい構造として見ることができる。細胞体を多く含む灰色の灰白質 gray matter に対して，軸索の多い部分は白質 white matter と呼ばれる。

白質は脳の特定の場所を連結 connect する構造であり，白質の分布とそれによる連結を総体的に表現する言葉が structural connectivity である。

一方，1995 年，ヒトの脳で離れた場所の fMRI シグナルが 0.1 Hz 程度の低周波数で同調していることが報告された（1）。当初は呼吸などによるアーティファクトである可能性も指摘されたが，現在では，fMRI シグナルの同調は機能的な意味をもつと考えられている。これを functional connectivity という。

Hebb's rule" "units that fire together, wire together"

物理的に神経細胞の投射で繋がっている領域もあるが，そうでない領域もあり（4），functional connectivity が生じるメカニズムには不明な点が多い。

> ジャグリングの練習で，関係すると思われる領域の white matter による連結が強くなるという論文（5R）。

: Healthy adult human brain で，トレーニングによって WM の構造が変わるという初めての報告。動物では報告あり。

: 同じ対象（ヒト）を用いて，トレーニングの前後で比較した longitudinal study であることも特徴である。

: ジャグリングができるグループ vs できないグループの cross-sectional study よりトレーニングの効果である可能性が高い。

: n = 24 のグループで，トレーニング前後で比較。対照群（n = 24）は，トレーニングなしで同じ時期で比較。

: DTI, right posterior intraparietal sulcus (IPS) で FA が増大。予測された場所であった。

: 同じ領域で gray matter density も上がっていた。こちらは VBM で解析。

: さらにトレーニングなしで 4 週間後にも測定。FA は高く維持されていた。

: ただし，FA はジャグリングの成績，gray matter change とは相関しなかった。

予め特定の voxel を指定して，その voxel と他との相関を調べる seed-based connectivity と，総当たりで相関を調べる functional connectivity density mapping の 2 つに分けることができる。Connectivity は，とくに刺激を与えない resting state で測定されることが多い。

また，相関 correlation の閾値を設けない intrinsic connectivity density (ICD) も提唱されている（6）。

> 2 つの領域が直接繋がっているのか，その他の領域を介して繋がっているのかわからない（4）。

> 因果関係を表すものではない。

> 多くの論文では，scan で得られたデータを平均してマップを作っている（6）。

: これは，scan 中に connectivity が変化しないという前提に基づいているが，その確証はあまりない。

まとまってきたら整理します。

> Co-activation pattern (何かが conventional correlation と違うらしい) をラットで調べた論文（6）。

"select individual rsfMRI frames with the highest seed signal intensity and decomposes these frames into spatially reppeatable co-activation patterns (CAPs)." という説明がある。

: 上位 15% の BOLD 値を示す voxel のみを使っているようだ。

: Seed-based; infralimbic cortex (IL) 17 voxels, primary somatosensory cortex 12 voxels.

: Long-Evans rat, awake and 1.5% isoflurane anesthesia.

: 麻酔をかけると，IL をシードにしたときの connectivity は低下するが，S1 では低下しない。

: 麻酔は，感覚機能ではなく認知機能を阻害することを示している。

: CAPs 法では，connectivity を k-mean cluster 法で分解することができるらしい。

: この論文では，3 つのクラスターに分解し，それぞれ異なる場所と連結されていることを示している。

1. Biswal et al. 1995a. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn Reson Med 34, 537-541.
2. Dreher et al. 2009a. Variation in dopamine genes influences responsivity of the human reward system. PNAS 106, 617-622.
3. Tomasi & Volkow 2010a. Functional connectivity density mapping. PNAS 107, 9885-9890.
4. van den Neuvel & Fornito 2014a (Review). Brain networks in schizophrenia. Neurophychol Rev 24, 32-48.
5. Scholz et al. 2009a. Training induces changes in white-matter architecture. Nat Neurosci 12, 1370-1371.
6. Liang et al. 2015a. Dynamic resting state functional connectivity in awake and anesthetized rodents. Neuroimage 104, 89-99.