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Stress-induced changes in modular organizations of human brain functional networks.
Neurobiology of Stress ( IF 5 ) Pub Date : 2020-05-25 , DOI: 10.1016/j.ynstr.2020.100231
Yuan Zhang 1, 2 , Zhongxiang Dai 3 , Jianping Hu 4 , Shaozheng Qin 5 , Rongjun Yu 6 , Yu Sun 1, 7
Affiliation  

Humans inevitably go through various stressful events, which initiates a chain of neuroendocrine reactions that may affect brain functions and lead to psychopathological symptoms. Previous studies have shown stress-induced changes in activation of individual brain regions or pairwise inter-regional connectivity. However, it remains unclear how large-scale brain network is reconfigured in response to stress. Using a within-subjects design, we combined the Trier Social Stress Test and graph theoretical method to characterize stress-induced topological alterations of brain functional network. Modularity analysis revealed that the brain network can be divided into frontoparietal, default mode, occipital, subcortical, and central-opercular modules under control and stress conditions, corresponding to several well-known functional systems underpinning cognitive control, self-referential mental processing, visual, salience processing, sensory and motor functions. While the frontoparietal module functioned as a connector module under stress, its within-module connectivity was weakened. The default mode module lost its connector function and its within-module connectivity was enhanced under stress. Moreover, stress altered the capacity to control over information flow in a few regions important for salience processing and self-referential metal processing. Furthermore, there was a trend of negative correlation between modularity and stress response magnitude. These findings demonstrate that acute stress prompts large-scale brain-wide reconfiguration involving multiple functional modules.



中文翻译:

压力诱发的人脑功能网络模块化组织的变化。

人类不可避免地会经历各种压力事件,这些事件会引发一系列神经内分泌反应,从而影响大脑功能并导致心理病理症状。先前的研究表明,压力诱发的单个大脑区域或成对的区域间连通性激活发生了变化。然而,目前尚不清楚如何应对压力来重新配置大规模的大脑网络。使用受试者内部设计,我们结合了Trier社会压力测试和图论方法来表征压力诱发的大脑功能网络的拓扑变化。模块化分析表明,在控制和压力条件下,大脑网络可分为额顶,默认模式,枕,皮质下和中枢模块。对应于支持认知控制,自我参照的心理处理,视觉,显着性处理,感觉和运动功能的几个著名功能系统。尽管额顶模块在压力下充当连接器模块,但其模块内连接性减弱。默认模式模块失去了其连接器功能,并且在压力下其模块内连接性得到了增强。此外,应力改变了在对显着处理和自引用金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会促使涉及多个功能模块的大规模全脑重构。自我参照的心理处理,视觉,显着处理,感觉和运动功能。尽管额顶模块在压力下充当连接器模块,但其模块内连接性减弱。默认模式模块失去了其连接器功能,并且在压力下其模块内连接性得到了增强。此外,应力改变了在对显着处理和自引用金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会导致涉及多个功能模块的大规模全脑重构。自我参照的心理处理,视觉,显着处理,感觉和运动功能。尽管额顶模块在压力下充当连接器模块,但其模块内连接性减弱。默认模式模块失去了其连接器功能,并且在压力下其模块内连接性得到了增强。此外,应力改变了在对显着处理和自引用金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会导致涉及多个功能模块的大规模全脑重构。尽管额顶模块在压力下充当连接器模块,但其模块内连接性减弱。默认模式模块失去了其连接器功能,并且在压力下其模块内连接性得到了增强。此外,应力改变了在对显着处理和自指金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会导致涉及多个功能模块的大规模全脑重构。当额顶模块在压力下充当连接器模块时,其模块内连接性减弱。默认模式模块失去了其连接器功能,并且在压力下其模块内连接性得到了增强。此外,应力改变了在对显着处理和自引用金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会促使涉及多个功能模块的大规模全脑重构。应力改变了对显着处理和自参考金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会导致涉及多个功能模块的大规模全脑重构。应力改变了对显着处理和自引用金属处理很重要的几个区域中控制信息流的能力。此外,模块化和应力响应幅度之间存在负相关的趋势。这些发现表明,急性应激会导致涉及多个功能模块的大规模全脑重构。

更新日期:2020-05-25
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