摘要:目的 探索精神分裂症患者与健康对照组的全脑功能连接模式相似性的差异,并分析异常脑区与临床症状的相关性,以期为进一步理解精神分裂症脑功能连接异常提供依据。方法 纳入公开神经精神病学联盟(CNP)数据集中的47例精神分裂症患者和与其性别及年龄均相匹配的47名健康对照被试,通过对所有参与者的静息态功能磁共振数据进行预处理得到全脑功能连接相似性(FcHo)脑图,采用双样本t检验比较组间差异,其次将差异脑区作为种子点进行基于种子点的功能连接分析及组间比较;另将精神分裂症患者差异脑区的平均Fc Ho值、平均功能连接值与量表评分等资料进行相关性分析。结果 与健康对照组相比,精神分裂症患者左侧颞下回(延伸至颞中回)、右侧枕中回(延伸至枕下回)的Fc Ho值显著降低(FDR校正,P <0.05),并且发现精神分裂症患者左侧颞下回(延伸至颞中回)与右侧颞上回延伸至颞中回区域之间、右侧枕中回(延伸至枕下回)与双侧眶部额中回延伸至内侧额上回区域之间的功能连接降低(FDR校正,P <0.05)。结论 精神分裂症患者初级视觉网络与高级认知网络之间、高级认知网络内部均存在脑功能异常,提示精神分裂症实际上可能是由于感知觉系统受破坏而导致高级认知整合来自包括感知觉系统信息失败所致。
精神分裂症(schizophrenia,SZ)是一种常见的复杂的精神疾病,临床症状丰富,终生患病率约为1%,严重影响患者生存质量[1,2]。在过去的几十年里,尽管科研工作者付出了巨大努力,遗憾的是,至今精神分裂症的确切病理机制仍尚未阐明。近年来,得益于神经影像学领域的飞速发展,静息态功能磁共振技术因其较高的空间分辨率、无创等优势,在探索精神分裂症的发病机制方面已得到广泛应用,为理解精神分裂症患者的脑连接异常假说提供了大量的证据[3,4,5]。一项最近的研究通过基于坐标和影像统计图的Meta分析方法,发现精神分裂症患者感觉运动皮层(包括中央后回、右侧中央前回)、视觉皮层(包括右侧枕中回)的局部一致性(Re Ho)值显著降低,而其默认网络(包括内侧额上回)的Re Ho值显著增高,并且精神分裂症患者病程越长,其右侧中央后回/中央前回的Re Ho值下降越明显[6]。另一项多中心的研究结果表明感觉运动网络内部、丘脑内部和纹状体与腹侧注意网络之间功能连接减低,以及丘脑与大脑皮质之间的功能连接增加是精神分裂症可重复的连接损伤模式[7]。
基于ReHo和功能连接的方法已广泛用于表征精神分裂症患者时间序列和区域功能活动的相似性,但疾病是否会改变体素水平的全脑功能连接模式的相似性仍然不太清楚。探索全脑连接模式的相似性变化将为理解精神分裂症脑功能连接异常提供更有说服力的证据。
最近,研究者开发了一种全脑功能连接相似性(functional connectivity homogeneity,FcHo)方法来分析基于体素水平的全脑功能连接模式的相似性,用于定位脑部疾病的功能异常[8]。与功能连接密度和功能连接强度方法相比,该方法通过直接测量特定体素与其邻近26个体素的全脑功能连接图的相似性,而无需进行网络阈值化。与计算时间序列相似性的ReHo方法相比,FcHo可以更好地识别具有高FcHo值的联合皮层区域。此外,FcHo已被用于探索抑郁症、双相情感障碍、偏头痛等疾病的全脑功能连接模式异常[9,10,11,12]。
在本研究采用FcHo方法以及基于种子点的静息态功能连接分析方法以揭示精神分裂症患者的异常全脑功能连接模式,并探索异常脑功能指标与临床症状之间的关联。
1、对象与方法
1.1 研究对象
本研究纳入的所有参与者均来自公开的UCLA神经精神病学联盟(CNP)数据集,数据可通过OpenfMRI项目下载[13]。所有参与者均完成书面知情同意,并且获得洛杉矶精神卫生部门的伦理批准(伦理编号:2023-KY-010)。采用阳性症状评估量表(SAPS)和阴性症状评估量表(SANS)[14]评估精神分裂症患者的症状严重程度,同时计算每个症状维度的子量表分数。SAPS包括幻觉、妄想、怪异行为和思维障碍等四个因子。SANS包括情感平淡或迟钝、思维贫乏、意志缺乏、快感缺失/社交障碍,以及注意障碍等五个因子。在所有参与者中,8名参与者缺少磁共振成像数据,9名参与者头动过度(即在功能磁共振数据采集期间头动平移>3 mm或旋转角>3°),1名参与者在数据预处理的空间配准过程中存在错误,以上18名参与者被排除在外。对剩余的115名健康对照和47名精神分裂症患者的人口学变量特征进行比较,发现两组被试在性别比例和年龄上存在明显显著差异。因此,采用自编的随机抽取算法平衡两组被试的人口学变量,具体步骤如下:首先从健康人组随机抽取47名被试,采用双样本t检验比较抽取的健康对照和精神分裂症患者组的性别比例及年龄的差异,重复以上随机抽取的过程10万次,得到10万个随机抽样且样本量均为47的健康对照样本组合,最终将与病例组差异最小的健康对照组合作为最终分析的样本。本研究最终纳入47名健康对照和47名精神分裂症患者。
1.2 影像学数据采集
所有参与者的头部结构和功能磁共振成像数据均通过3.0T Siemens Trio磁共振扫描仪采集。静息态功能磁共振成像数据通过T2加权平面回波成像序列采集,扫描过程中参与者睁眼保持放松,期间不予任何刺激。具体扫描参数如下:重复时间=2 s,回波时间=30 ms,旋转角度=90°,矩阵=64×64,视野范围=192 mm,层厚=4 mm,共34层,扫描时长为304 s。高分辨率T1结构像扫描参数如下:重复时间=1.9 s,回波时间=2.26 ms,视野范围=250 mm,矩阵=256×256,矢状位扫描,层厚=1 mm,共176层。
1.3影像学数据预处理
使用DPABI软件(http://rfmri.org/dpabi)[15]对所有图像数据进行预处理,步骤如下:去除前10个时间点的图像、进行时间层及头动校正(剔除头动平移>3 mm或旋转角>3°的被试数据)、空间配准、体素大小重采样至3 mm×3 mm×3 mm,之后采用全宽半高6 mm的高斯核进行平滑,然后去除线性漂移、回归去除包括Friston-24模型的头动参数、脑白质信号和脑脊液信号在内的协变量,最后进行带通滤波(0.01~0.1 Hz)。由于全局信号仍存在争议,我们在初步分析步骤中并未进行全局信号回归[16]。
然后对于每个被试,通过依次计算某特定体素的全脑功能连接模式和26个邻近体素的全脑功能连接模式的Kendall和谐系数(Kendall's coefficient concordance,KCC)来度量该体素的FcHo值(参见以下公式),最终获得每个被试的全脑所有体素的FcHo图[8]。
采用双尾双样本t检验,将性别、年龄以及头动均值作为协变量,比较精神分裂症和健康对照组之间的FcHo图,以揭示全脑功能连接模式相似性的差异。其次将组间比较存在显著Fc Ho差异的脑区作为种子点进行基于体素的全脑功能连接分析,计算种子点内体素的平均时间序列与全脑其余体素时间序列之间的皮尔逊相关系数,进行Fisher Z转换将相关系数转换为Z值,同样将性别、年龄以及头动均值作为协变量,进行双尾双样本t检验的,进一步确定与异常Fc Ho脑区有关的功能连接。根据AAL3图谱确定差异脑区的位置和体素团块大小。结果可视化采用Brain Net Viewer(v1.7)软件。
1.4 统计方法
使用SPSS 20.0比较两组被试的性别、年龄以及头动均值的差异。计量资料用独立样本t检验进行组间比较,并以表示;计数资料的组间差异用χ2检验进行比较,以例(%)表示。通过DPABI软件提取两组之间差异脑区的平均FcHo值、平均功能连接值与临床资料进行Pearson相关性分析。检验水准α=0.05,采用FDR进行多重比较校正。
2、结果
2.1 两组一般资料比较
精神分裂症组与对照组的年龄、性别及头动参数均值的差异均无统计学意义(P均>0.01)。见表1。
2.2 精神分裂症组与健康对照组FcHo值差异显著的脑区
精神分裂症组相比对照组在静息状态下FcHo值显著降低的脑区主要位于左侧颞下回(延伸至颞中回)、右侧枕中回(延伸至枕下回)。见表2、图1。
2.3 精神分裂症组与健康对照组功能连接差异显著的脑区
通过基于种子点的全脑功能连接分析发现,与健康对照组相比,精神分裂患者组种子点1与右侧颞上回延伸至颞中回之间、种子点2与双侧眶部额中回延伸至内侧额上回区域之间的功能连接降低。见表3、图2。
2.4 差异脑区FcHo值及功能连接值与疾病严重程度的相关性
在精神分裂症组中,本研究未发现任意差异脑区的FcHo值以及功能连接与量表总分及各因子分存在显著相关性(P均>0.05)。见表4。
表1 精神分裂症组与健康对照组一般资料及临床特征比较
表2 精神分裂症组与健康对照组Fc Ho值差异显著的脑区
表3 精神分裂症组与健康对照组功能连接显著降低的脑区
图1 精神分裂症组较健康对照组比Fc Ho值显著降低的脑区
图2 精神分裂症组较健康对照组比功能连接显著减少的脑区
表4 精神分裂症组差异脑区FcHo值及功能连接值与量表评分的相关性
3、讨论
本研究采用FcHo方法来探索精神分裂症组和健康对照组之间基于体素水平的全脑功能连接模式的差异。与健康对照组相比,精神分裂症组FcHo值显著降低的区域主要累及右侧枕中回及枕下回、左侧颞下回及颞中回等脑区。进一步通过基于种子点的功能连接分析发现精神分裂症患者组左侧颞下回\颞中回与右侧颞中回\颞上回之间、右侧枕中回\枕下回与双侧眶部额中回\内侧额上回之间的功能连接较健康对照组相比显著降低。
综上所述,精神分裂症患者初级视觉网络与高级认知网络之间以及高级网络内部均存在功能异常,支持了自下而上的加工在精神分裂症的病理机制中的作用,反映精神分裂症可能是由于感知觉系统受到破坏而导致高级认知整合来自包括感知觉系统的信息失败所致。但本研究仍需考虑以下局限性:①由于纳入本研究的患者存在药物使用和(或)长病程,因此本研究结果可能会受潜在混杂因素的影响,未来需对首次发病且未接受药物治疗的患者进行研究以进一步验证本研究发现;②本研究中相对较少的样本也可能会产生不稳定的结果,且由于缺乏其他独立的数据集,暂时无法进行附加的外部验证,未来需要在一个更大的样本或多中心样本中进行重复验证。
文章来源:官廖昊,朱烨青,刘琦.基于全脑功能连接相似性方法对精神分裂症脑功能特征的研究[J].中国医药指南,2024,22(04):32-35.
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精神分裂症属于多发性精神疾病,主要发病阶段为青年时期,目前仍未明确发病原因。精神分裂症患者存在知觉、感觉、情感、思维方面伴有不协调及功能障碍等临床症状,无法将所接受的外界信息转变为正常心理活动,包括判断力、记忆力及语言功能[1]。当前,针对精神分裂症的治疗主要是给予患者抗精神疾病药物,虽可改善患者临床症状,但会影响病情进展的恢复,一旦停药后极有可能复发,导致预后不良[2]。
2024-04-12代谢综合征(metabolic syndrome,MS)是精神分裂症患者常见的共病,有研究显示,精神分裂症患者合并MS比率可达35.5%~40.9%,是普通人群的2~3倍。MS的主要表现包括腹型肥胖、高血糖、血脂异常和高血压等。共病MS可显著增加精神分裂症患者罹患心血管疾病和2型糖尿病等多种躯体疾病风险,并导致死亡率增高。
2024-03-22精神分裂症是一种严重的慢性精神障碍疾病,它会对患者的思维能力产生不利影响,同时也可能影响他们的生活活动、职业表现和受教育水平[1]。一般来说,精神分裂症是通过访谈和观察幻觉、功能下降和言语混乱等行为迹象来诊断,但精神分裂症是一个综合征的概念,没有一个标准的测试结果或者生物标记物用于诊断;许多精神病学诊断都有共同的症状,精神分裂症和其他疾病之间的界限是模糊的,并且疾病和健康之间的界限也是模糊的[2]。
2024-03-08目前精神分裂症(schizophrenia, SCH)致病因素尚未明确,是以情感、思维、行为障碍和精神活动与环境失调为主要特征的严重性精神疾病,对患者生活质量造成威胁。临床治疗SCH以奥氮平最为常见,可通过拮抗神经递质、抗组胺和拮抗肾上腺素受体等作用,发挥其镇静安神和抗SCH发作效果。
2024-02-27精神分裂症(SCH)是一种复杂且严重的精神疾病类型,可严重影响患者的生活质量和社会功能。医学界多年来一直在寻求更有效的治疗方法以减轻SCH患者的临床症状,提高其生活质量。阿立哌唑(ARI)与利培酮(RISP)是2种常用于治疗SCH的药。ARI联合RISP治疗SCH具有更大潜力,可通过不同作用机制改善患者幻听、妄想、阴性症状以及认知障碍等症状。
2024-02-26精神分裂症是一种典型的精神疾病,其病程较长,可严重影响患者的生活质量。临床上常采用抗精神病药物进行治疗,但是不同药物其治疗效果存在差异性。精神分裂症患者有明显的社会功能减退、症状迁延、病程长等特点,其中以阴性症状为主的慢性精神分裂症较为常见。临床上针对该疾病常采用抗精神病药物,包括阿立哌唑、舍曲林等,有助于改善患者的阴性症状。阿立哌唑是多巴胺系统稳定剂,可广泛应用于精神分裂症的治疗中,可以改善患者的阴性与阳性症状,可作用于5-羟色胺,减少锥体外系反应。
2024-02-02精神分裂症(schizophrenia,SZ)是一种常见的复杂的精神疾病,临床症状丰富,终生患病率约为1%,严重影响患者生存质量[1,2]。在过去的几十年里,尽管科研工作者付出了巨大努力,遗憾的是,至今精神分裂症的确切病理机制仍尚未阐明。近年来,得益于神经影像学领域的飞速发展,静息态功能磁共振技术因其较高的空间分辨率、无创等优势,在探索精神分裂症的发病机制方面已得到广泛应用,为理解精神分裂症患者的脑连接异常假说提供了大量的证据[3,4,5]。
2024-02-02难治性精神分裂症是一种常见的精神疾病,患者存在认知功能、行为功能障碍等情况,可严重影响患者的基本生活,需予以积极治疗[1]。临床上关于此类疾病常以抗精神病药物治疗为主,但是发现单独使用抗精神病药物治疗的效果并不理想。为了提高临床疗效,我院对难治性精神分裂症患者在常规治疗基础上辅助无抽搐电休克治疗。
2024-02-02近年来,精神分裂症患病率日益增高,青壮年为该病的高发人群,生活及工作压力大是其主要诱发因素,患者主要临床表现为情绪、思维、感知觉障碍,极易产生抑郁情绪。精神分裂症患病后1年是抑郁症高发时间,抑郁症发作可持续2周以上,若患者病情严重且未及时干预,极易产生自杀倾向,严重威胁患者的生命安全,增加病死风险[1]。
2024-01-25精神分裂症是一种较严重的精神类疾病,常见于青壮年人群,发病后患者表现为幻觉、语言混乱以及动机退缩、认知障碍等,其临床治疗难度大。现代医学尚不明确其发病原因,现有资料证明该病症可能与遗传、环境等诸多因素有关[1]。目前临床治疗精神分裂症常采用药物治疗,且坚持用药是改善患者临床症状、预防疾病复发的重要手段,但患者经药物治疗后常会出现代谢综合征等,表现为血糖、血脂代谢紊乱等,严重影响患者治疗依从性[2]。
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期刊名称:四川精神卫生
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