rs-fMRI反映的是大脑血氧水平依赖成像（blood oxygenation level-dependent，BOLD）信号的自发活动，与人体的生理状态更相似；以磁共振技术为基础，通过扫描计算两个脑区间的低频振荡时间序列信号的相关性进行分析^[6]。应用较多的rs-fMRI包括以下两种：（1）种子相关分析方法（seed-based correlation analysis）根据种子点的时间序列进行相关计算，即先以某个脑区作为种子点，通过寻找与该点信号同步的脑区，组成具有特异功能的脑功能连接网络。Joel等^[7]利用这种方法对数据分析后发现，在一个状态下，来自共同激活的两个脑网络的体素也呈现相关，说明种子相关法可以揭示脑区在特定的实验状态下的功能性连接。（2）独立成分分析（independent component analysis，ICA），即对脑区各种信号源进行盲分离分析，将每个空间的脑区看作独立成分的功能网络。在实际研究功能连接过程中，大部分研究者是采用这两种方法进行综合验证分析，脑网络的变化可以有效地衡量一个系统整合能力。Lixia等^[8]研究表明由ICA获取的时间信息可以与空间地图所提供的信息互补，有助于进一步研究大脑功能。目前，研究者通过上述功能连接分析技术已找到多个大脑静息态网络（resting state network，RSN），具体包括运动感觉网络、视听知觉网络、注意网络、默认网络、丘脑相关网络、基底节相关网络等。

脑功能网络连接的一系列变化与记忆的检索、编码以及意识等认知功能改变密切相关。根据解剖学，大脑分为多个区域，同时对应的功能也各自不同。"连接性"是大脑整合的替代指标，可以通过神经影像学或神经生理学数据进行评估。有研究表明大脑在无特定任务状态下，各功能区之间依然会有部分功能连接并由此构成网络。脑连接可以分为结构性连接和功能性连接，结构性连接则是神经纤维束等物质的连接，而功能性连接则是以某种媒介手段对各个脑区间活动进行测量得到的连接关系。一般而言，脑功能连接性也是在相耦联的神经系统中有关信号之间存在统计学上的依赖关系，通常会使用不同方法计算、分析一处神经元集合（脑区）对其他神经元集合（脑区）的作用。目前，临床上大多数脑功能连接性分析是通过脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）、单电子断层扫描（PET）或fMRI等技术捕获脑区之间的信息流，并对这些信息进行处理，评估脑活动，其中rs-fMRI技术应用最为普遍。

rs-fMRI是通过测定静息时大脑某个区域的功能网络低频振荡信号，根据rs-fMRI检测到的信号强弱进行分析，从而体现不同脑区的血氧水平和血流波动情况。rs-fMRI技术是一种非介入性的诊断和实验研究方法，不仅可以对不同脑区的功能活动进行准确的定位，而且可以通过对受试者认知的脑功能定位对照，了解大脑的功能定位情况^[9,10]。有研究报道^[11]，脑卒中治疗中采用rs-fMRI技术能较好地探究脑卒中皮层运动网络的改变与运动功能恢复的相关性，尤其是急性期脑卒中，患者预后6个月运动功能的恢复情况与大脑运动区之间功能连接的改变有着重要联系；脑卒中患者发病后的数小时内，大脑双侧半球间运动区功能连接是降低的，随后1周，患者运动功能逐渐恢复的同时可以观察到脑功能连接也随之恢复^[12]，这说明基于rs-fMRI大脑运动区功能连接的变化对卒中运动功能的预后恢复具有一定的预测价值。

在对麻醉作用机制的研究中，不同麻醉药物对脑功能及认知功能的影响观点不一。采用rs-fMRI技术探究药物麻醉后，大脑不同区域之间的功能连接性与患者意识间的相关性可以产生较为客观的评价指标^[13]。Heinke和Schwarzbauer^[14]通过fMRI成像血氧水平依赖信号的变化技术，观察到志愿者吸入亚麻醉剂量的异氟醚脑功能成像，受试者以视觉记忆工作为刺激模式激活，发现异氟醚相关的脑功能感应区激活降低主要在右优势半岛、左右胼胝体和沟畔3个区，而非全部的神经网络。在脑网络的研究方面，发现阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease，AD）患者不同脑区间特别是默认网络（default-mode network，DMN）脑区间的功能连接出现异常^[15]。Lin等^[16]通过局部脑氧饱和度在预测接受全髋关节置换术后发生认知功能障碍的研究后认为年龄的增加为发生术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction，POCD）的显著危险因素，间接提供了BOLD-fMRI在预测POCD应用价值的理论依据。rs-fMRI对POCD和AD前驱期的变化有足够的敏感性，可以做到早期预测、诊断和评价。

rs-fMRI技术在疾病评估及麻醉手术应用中具有诸多优势。根据静息态脑功能连接变化采集、提取分类特征，应用此方法可以对单一受试者进行多项研究，也可以对分组的群体进行横向研究。rs-fMRI技术具有无创性、可重复性以及时间和空间分辨率高等优势，有助于对大脑相关疾病进行早期诊断和鉴别诊断，并且在认知神经科学研究领域得到了广泛应用。随着rs-fMRI技术的不断扩展，最新的一项研究结果证明^[17]，rs-fMRI可作为脊髓型颈椎病（CM）中神经恢复的预测措施。麻醉过程存在一定的风险，全身麻醉药物是否影响患者的认知，这一问题备受诸多研究者的关注。大量研究提示麻醉过深可能会增加术后认知功能障碍的发生，术后发生POCD主要是因为麻醉药物，但手术应激和麻醉相关并发症可以促进其发生，而麻醉过浅则可能会导致术中知晓的发生。认知功能障碍的内容广泛而复杂，随着rs-fMRI这一技术的发展，可以更好地为POCD发生机制的研究提供理论和实验依据，从而预防和降低麻醉术后常出现的认知功能改变。rs-fMRI技术可以帮助临床医生评估在静息状态下患者各个脑区的功能状态，动态分析大脑各区域的活动情况，同时可以进行脑病理的研究，提高疾病的诊断率，帮助急危重患者赢取最佳治疗时间，具有重要临床意义。

近年来，研究麻醉药诱导意识丧失的机制已得到广泛关注。静脉麻醉药丙泊酚是临床麻醉中最常用的诱导和维持药物，主要作用于脑桥蓝斑核的GABA受体，丙泊酚通过激动GABA受体发挥全麻作用^[18]。Palacios等^[19]研究发现脑损伤患者的大脑功能连接性下降程度与其意识丧失程度成正相关。张惠等^[20]应用fMRI技术，动态地观察到丙泊酚对fMRI信号的抑制强度依次为：额叶>颞叶>下丘脑，结果表明这些脑区的信号变化与丙泊酚麻醉有显著的相关性，提示这些部位可能是丙泊酚麻醉作用的敏感靶位。目前，有假说认为手术过程中全身麻醉药诱导的意识丧失可能与麻醉药物干扰神经突触功能而使皮层活动的协调性受损有关，这种皮层活动的协调性不仅依赖于脑区之间的解剖结构连接，还依赖脑区之间功能上的连接^[21]。多项国内外研究发现使用丙泊酚深度镇静过程中大脑自发产生明显的波动信号，会引起多个大脑网络连接的改变，网络连接的变化可能代表了意识降低依赖于脑血流（CBF）的变化，丙泊酚的麻醉作用使得大脑功能结构发生暂时的破坏，即初级感觉皮层与高级皮层的连接网络是中断的^[22]。Blainmoraes等^[23]研究发现全身麻醉的患者全局网络效率在无意识状态下降并在恢复期回到基线水平。Li等^[24]通过睡眠能力将24名健康受试者分为睡眠和丙泊酚镇静组。分别获得rs-fMRI比较了区域同质性（ReHo）和全脑功能连接（WB-FC）图。结果在睡眠期间，ReHo主要在额叶减弱，但在脑干上加强；在镇静期间，ReHo在各种脑区发生了变化，包括扣带回、丘脑和小脑；与睡眠组相比，镇静组皮层和皮层下（集中在小脑之间）的FC显著减弱，随着镇静加深，基于小脑的FC图减少，而基于丘脑和脑干的FC图增加。研究表明睡眠主要依靠脑干和额叶功能，而镇静则容易影响广泛的脑功能网络，这可能在麻醉药诱导意识消失机制中起重要作用。大量研究可以明确丙泊酚在一定程度上暂时破坏了大脑功能结构并阻断了脑区感觉皮层与额顶皮层的信号连接。rs-fMRI研究能够提示大脑神经网络的并行性、连接模式以及不同脑区之间的相互联系特征，通过反映大脑的神经活动水平，能提供大脑微观结构的动态和功能方面的信息。因此，利用好这项技术可以为丙泊酚如何诱导意识消失以及引起发育期大脑损伤机制的研究提供客观和直观的影像学依据。

七氟烷近年来已在临床上广泛应用，其对脑功能影响与丙泊酚类似，而目前七氟烷对中枢系统的具体作用机制尚不清楚。有研究发现^[25]，患者吸入不同浓度的七氟烷后各脑区间的功能网络均有不同影响。rs-fMRI结果显示，当健康志愿者吸入七氟烷浓度分别为2%和1%时，虽然两组大脑网络相关性下降，但吸入2%组志愿者大脑网络相关性降低更明显，尤其是前后扣带回和次级顶叶皮层网络连接信息；而吸入1%七氟烷组志愿者脑功能网络连接有所恢复。这表明，七氟烷在浅麻醉状态下对大脑皮层产生了广泛的抑制作用，使得额叶皮层的局部连接性下降。这与Ranft等^[26]研究结果类似，七氟醚减少了额叶和丘脑皮层的连接，血氧水平依赖性连接的变化与前后定向连接性的减少和皮质信息处理的减少相一致。这些数据促进了对七氟醚诱导的无意识的理解，并为脑电图测量提供了神经学基础，有望用于术中麻醉监测。Wang等^[27]研究小鼠发现，吸入不同浓度的异氟烷会导致小鼠躯体感觉和运动区域出现自发的血氧水平依赖信号涨落，并存在一定的相关性，大脑半球之间的功能连接性是通过这种低频信号振荡反应出来的。Golkowski等^[28]分别对全身麻醉期间使用异丙酚（16例）和七氟醚（14例）志愿者获得的rs-fMRI数据进行了分析。在全身麻醉期间，默认模式、注意力和显性网络中的网络内活动减少，同时平均网络间连接性降低。无论麻醉剂如何，都观察到清醒和全身麻醉之间的网络连接模式不同，并且全身麻醉期间网络间连接模式的转换较少。这些结果表明：（1）高阶大脑区域在生成特定的网络间连接模式及其动态过程中起着至关重要的作用；（2）与外部刺激交互的能力由复杂的网络间连接模式表示。多项基于rs-fMRI结构成像的研究表明，醚类气体吸入麻醉的志愿者除了初级、次级视觉皮层外，丘脑、海马以及辅助运动区会出现rCBF的减少，这说明麻醉后大脑功能连接性在丘脑和海马区域发生了明显的变化，七氟醚可以减弱大脑区域之间的信号相关性。联合EEG和PET研究已经确定了在七氟醚引起的意识丧失期间，额叶、顶叶和丘脑区域的脑血流量和代谢活动的变化^[29]。

随着rs-fMRI技术的不断优化和扩展，围术期有效地将rs-fMRI与PET、MEG及EEG等技术联合，进一步研究全身麻醉期间空间分布的大脑活动，以得到更加全面、实时和准确的脑功能活动信息，提高全麻药作用于中枢神经系统内特异性靶点的识别。

氯胺酮作为NMDA受体的非特异性拮抗剂，是镇痛效果明确的全身麻醉药物，目前关于氯胺酮引起发育期大脑损伤和其镇痛效应的中枢机制是研究的热点。氯胺酮主要是通过兴奋丘脑边缘系统进而阻滞脊髓网状结构束的信号传导，从而阻断刺激信号的上行。一项关于氯胺酮的fMRI研究发现^[30]，给予氯胺酮麻醉后，犬脑内感觉皮层、运动皮层、丘脑和扣带回区等区域信号均受到抑制，这些脑区信号抑制过程是同步变化的。静息状态的脑功能连接可以反映脑结构连接情况，通过多项研究综合分析提示丘脑和扣带回等可能是氯胺酮作用的关键靶位。Liebe等^[31]使用rs-fMRI研究了亚麻醉氯胺酮（0.5mg/kg）注射之前和之后1 h蓝斑核（LC）的静息状态功能连接性（rs-fc），结果显示药物和时间的显著相互作用，氯胺酮给药后LC和丘脑之间的rs-fc与基线水平相比会降低。目前，已有rs-fMRI研究报道长期吸食海洛因依赖者和吸烟者存在额叶、扣带回等部分的功能连接异常^[32]。Rao等^[33]同样采用了rs-fMRI技术探究了氯胺酮对猴子脑功能连接性的影响，证实单剂量注射氯胺酮麻醉猴子后，大脑尾状核、海马等组织局部功能连接性信号增加，而前额叶皮层功能活动减弱。Niesters等^[34]研究发现，给予健康志愿者亚麻醉剂量的氯胺酮，默认网络连接并未被激活，而给予热刺激后，观察到视觉中枢的连接增强，但听觉及躯体感觉中枢的连接下降，说明这些脑区同时也与疼痛处理的区域连接。国外研究也检测出小鼠在麻醉后给刺激，小鼠对侧躯体感觉皮层、初级运动区域的活动均会出现变化^[35]，证明小鼠意识丧失与额顶叶以及顶枕叶的信息传递功能的下降有关，氯胺酮阻断了额前叶到顶叶、再到枕叶的信息反馈过程，从而导致大脑广泛皮层的信息整合功能降低，认知功能中这些核心节点的异常状态可能是氯胺酮诱导的认知功能障碍的原因，为rs-fMRI代表的脑功能成像技术为麻醉药物作用靶点、镇痛机制的研究提供了新的途径。