Phân tích mạng lưới từ EEG trạng thái nghỉ trong bộ não trẻ đang phát triển: Cấu trúc đi đôi với trưởng thành

Trong thời thơ ấu, cấu trúc và chức năng não bộ thay đổi đáng kể. Gần đây, lý thuyết đồ thị đã được giới thiệu để mô hình hóa sự kết nối trong não. Các mạng lưới thế giới nhỏ, như não, kết hợp các đặc tính tối ưu của cả mạng lưới có trật tự và mạng lưới ngẫu nhiên, tức là, độ cụm cao và chiều dài đường đi ngắn. Chúng tôi đã sử dụng các khái niệm lý thuyết đồ thị để kiểm tra những thay đổi trong các mạng lưới chức năng của não trong quá trình phát triển bình thường ở trẻ nhỏ. Điện não đồ (EEG) trạng thái nghỉ với mắt nhắm (14 kênh) đã được ghi lại từ 227 trẻ em hai lần ở độ tuổi 5 và 7. Khả năng đồng bộ hóa (SL) được tính toán trong ba dải tần số khác nhau và giữa mỗi cặp điện cực để có được các đồ thị có trọng số SL. Chỉ số cụm chuẩn hóa trung bình, chiều dài đường đi trung bình và phân tán trọng số đã được tính toán để đặc trưng hóa tổ chức mạng. Phân tích phương sai với các phép đo lặp lại đã kiểm tra hiệu ứng theo thời gian và giới tính. Đối với tất cả các dải tần số, SL trung bình giảm từ 5 đến 7 tuổi. Hệ số cụm tăng trong dải alpha. Chiều dài đường đi tăng trong tất cả các dải tần số. Phân tán trọng số trung bình chuẩn hóa giảm trong dải beta. Các bé gái cho thấy sự đồng bộ hóa cao hơn cho tất cả các dải tần số và có hệ số cụm trung bình cao hơn trong các dải alpha và beta. Sự giảm tổng thể trong tính kết nối chức năng (SL) có thể phản ánh việc cắt tỉa các synapse không sử dụng và bảo tồn các kết nối mạnh, dẫn đến các mạng lưới hiệu quả hơn về chi phí. Theo đó, chúng tôi nhận thấy sự gia tăng trong hệ số cụm trung bình và chiều dài đường đi cũng như sự giảm phân tán trọng số cho thấy rằng sự trưởng thành não bình thường được đặc trưng bởi sự chuyển dịch từ mạng lưới chức năng ngẫu nhiên sang mạng lưới thế giới nhỏ có tổ chức hơn. Quy trình phát triển này bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt giới tính từ sớm trong quá trình phát triển. Hum Brain Mapp, 2011. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.