什么是ALFF和fALFF

ALFF和fALFF都是腦科學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中常用指標(biāo)，最初是從fMRI中提出，后逐漸有研究應(yīng)用在fNIRS和EEG。它們能夠反應(yīng)大腦的自發(fā)活動，通常用于靜息態(tài)數(shù)據(jù)的處理和分析上。

ALFF，amplitude of low-frequency fluctuations，中文為低頻振幅。它被定義為：在0.01-0.1Hz頻段內(nèi)的低頻震蕩的振幅。具體來說，它是該頻段內(nèi)時間序列震蕩的總體能量，反映了大腦在靜息狀態(tài)下自發(fā)神經(jīng)活動強(qiáng)度的幅度。而針對fALFF，fractional ALFF，中文為分?jǐn)?shù)低頻振幅，它是ALFF的歸一化版本，即ALFF值除以整個頻率范圍內(nèi)（0-0.25Hz）的總能量。這種歸一化有助于減少高頻噪聲的影響，是的fALFF可以更好地反映大腦特定頻率范圍內(nèi)的功能活動。

指標(biāo)獲取過程

ALFF和fALFF在計(jì)算和提取過程上，不同的研究設(shè)備和方法會存在差異，這里以fNIRS為例。

1. 預(yù)處理：對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行包括光強(qiáng)轉(zhuǎn)OD、OD轉(zhuǎn)濃度、時間切片、濾波等操作；
2. 傅里葉變換：為了分析不同頻段的振幅，需要將每個channel的數(shù)據(jù)從時域轉(zhuǎn)為頻域。轉(zhuǎn)換方法分為離散傅里葉變換或快速傅里葉變換；
3. 計(jì)算ALFF：得到頻譜后，選擇0.01-0.1hz的低頻段，再計(jì)算振幅譜的平方和，并取其平方根。
4. 計(jì)算fALFF：首先計(jì)算全頻段的振幅，過程與計(jì)算ALFF類似，差異僅在于頻段的選擇，隨后進(jìn)行歸一化，將ALFF的振幅除以全頻段的振幅得到fALFF。

指標(biāo)的意義

從定義中，我們可以了解到這兩個指標(biāo)最基本的意義就是反應(yīng)大腦的自發(fā)神經(jīng)活動強(qiáng)度。而通過這一內(nèi)容我們其實(shí)可以推廣到其他領(lǐng)域，包括臨床領(lǐng)域、功能連接領(lǐng)域以及人類大腦發(fā)育與衰老等。臨床領(lǐng)域中，病理學(xué)狀態(tài)下腦功能的異常表現(xiàn)，如抑郁癥患者可能在某些大腦領(lǐng)域表現(xiàn)出異常的ALFF和fALFF值。功能連接領(lǐng)域中，功能連接也屬于靜息態(tài)腦功能的研究，而在具體的研究中，我們關(guān)注的重點(diǎn)在連接邊的強(qiáng)弱上，在每個點(diǎn)的強(qiáng)度上關(guān)注較少。通過ALFF和fALFF我們能夠了解到整個腦網(wǎng)絡(luò)中哪些節(jié)點(diǎn)存在著強(qiáng)活動，這有助于了解大腦的基礎(chǔ)功能架構(gòu)。最后，在大腦的發(fā)育和衰老上，在具體研究中，研究者能夠?qū)Ρ饶承┠X區(qū)或節(jié)點(diǎn)在發(fā)育過程中的自發(fā)性活動的變化情況，這對于了解人類大腦發(fā)育起到了重要的作用。