对精神分裂症患者中体素镜像同伦连接的静息态功能性磁共振成像研究

《Psychiatry Research: Neuroimaging》：Resting-state functional magnetic resonance imaging study of voxel-mirrored homotopy connections in patients with schizophrenia.

精神分裂症患者与正常对照组在静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）测量的镜像同构连接（VMHC）存在显著差异，表现为患者双侧角回VMHC显著降低，且该区域连接程度与记忆功能损害程度呈负相关，提示异常的角回同构连接可能参与认知障碍的病理机制。

　　

唐宇高 | 刘伟

中国浙江省精神卫生研究所，浙江省同德医院，杭州

摘要

背景

这项静息态功能性磁共振成像（rs-fMRI）研究探讨了精神分裂症患者与健康对照组之间体素镜像同源连接性的变化，并进一步分析了这些神经变化与临床特征之间的关联。研究结果旨在加深对精神分裂症大脑半球间连接障碍的理解，可能为识别该疾病的潜在神经生物学基础提供线索。

方法

研究招募了38名精神分裂症患者作为实验组，同时从体检中心招募了35名健康志愿者作为对照组。使用3.0T MRI扫描受试者的整个大脑，最终分析了体素镜像同源连接性（VMHC）值与疾病严重程度、病程及认知功能之间的相关性。

结果

（1）与对照组相比，病例组双侧舌回的VMHC值显著降低（p<0.05）。（2）经过严格的假发现率（FDR）校正后，舌回VMHC的降低与延迟记忆能力较差呈显著正相关（p<0.05，Cohen's d = -1.09）。与病程和总体症状严重程度的关联在统计校正后不再显著。（3）VMHC值与总体认知评分和延迟记忆因子评分呈正相关（p<0.05，q<0.015）。

结论

本研究发现，长期服药的精神分裂症患者舌回区域的脑半球间功能连接性显著降低。关键在于，这种降低的程度与记忆障碍的严重程度密切相关，而非一般症状表现。这些发现强调了视觉联合皮层中异常同源连接性在精神分裂症认知病理生理学中的作用，并为未来的机制研究和纵向研究提供了具体的神经生物学依据。

引言

精神分裂症是一种病因不明的严重精神疾病，全球患病率约为1%。其临床表现包括妄想、幻觉、行为和言语障碍以及阴性症状。该疾病由多种遗传、表观遗传、发育和环境因素共同作用引发，这些因素干扰了大脑的正常发育和成熟（Millan等人，2016年）。精神分裂症的终生自杀企图率为50%，实际完成自杀的比例为10%，仅有13.5%的患者在临床和社会层面达到康复标准，且这一状况至今未见改善（J??skel?inen等人，2013年）。这些数据表明，该疾病给国家、社会和家庭带来了沉重负担。目前，精神分裂症的确切原因和机制仍不明确，其治愈率低、复发率高、致残率高，且缺乏针对重症精神分裂症的突破性药物，因此探索其病因和机制不仅是持续更新知识的历史过程，也是现代医学亟需解决的紧迫挑战。

近年来，随着神经影像技术的发展，人们对精神疾病神经影像机制的研究日益关注，主要包括结构成像技术和功能性神经成像技术。功能性磁共振成像因具有高时空分辨率和非侵入性优势，在精神疾病研究中得到广泛应用。当人类大脑执行特定任务或受到外部刺激时，相关脑区的神经元活动会增加，导致这些区域的血流量增加，从而使得该区域的氧气供应远超神经元代谢所需。fMRI技术基于这一原理，利用大脑血流变化的特点，在短时间内快速成像，间接反映大脑神经元的活动。

随着神经解剖学、神经行为学和神经生理学研究的深入，精神分裂症的大脑半球专业化问题也得到了深入研究（Mueller等人，2015年）。体素镜像同源性连接（VMHC）衡量了大脑两个半球之间的信息交换能力，是评估两个半球信号活动协同性的重要指标（Jin等人，2020年；Zuo等人，2010年）。2012年，有学者首次利用fMRI的VMHC方法发现精神分裂症患者左右脑区之间存在异常连接。此后，关于精神分裂症的VMHC研究陆续开展，但研究结果并不一致。近年来，多项研究一致表明精神分裂症患者的脑半球间功能连接性普遍降低，这些异常通常位于感觉运动皮层和高级联合皮层。更重要的是，新兴的多模态神经影像证据开始揭示这些功能异常的潜在结构基础。例如，Tang等人的研究（Wang等人，2024年）不仅证实了特定脑区（如枕中回）的VMHC降低，还通过扩散张量成像纤维追踪发现，连接这些功能异常区域的白质纤维束穿过胼胝体后部。这一发现将脑半球间功能连接障碍与胼胝体通路的潜在结构完整性直接联系起来。这表明，对精神分裂症脑半球间连接障碍的研究正从纯粹的功能描述转向结合结构和功能的综合机制探索。因此，本研究的目的是探讨精神分裂症患者与健康对照组之间的体素镜像同源性连接性差异，并分析半球协调性与疾病进程、临床症状及认知功能之间的关联，以增进对该疾病的理解，并为临床诊断提供新思路。

参与者

研究共纳入41名精神分裂症患者，所有患者在入组前均接受过抗精神病药物治疗；对照组由同期体检中心的38名健康志愿者组成。两组受试者在性别、年龄和教育水平等基本信息上相匹配。研究获得了伦理委员会的批准，所有受试者及其监护人均了解并同意研究内容。

实验组：纳入标准

参与者的 demographic 和临床特征

共纳入79名受试者，其中病例组41人，对照组38人。病例组中有3人因头部运动过度被排除，对照组中有2人因MRI数据不完整被排除。最终纳入38名精神分裂症患者（男女各19人）和35名健康对照组（男性18人，女性17人）。两组在年龄上无统计学差异。

讨论

精神分裂症是一种极其复杂且高度遗传性的精神疾病，常伴随大脑结构和功能的改变。通过功能性磁共振成像（fMRI）测量的静息态脑功能连接性是该疾病的敏感生物标志物。研究表明，人类大脑通过包括胼胝体在内的连接系统实现各部分之间的互动。

结论

总结而言，本研究显示精神分裂症患者的脑半球间功能连接性降低，尤其是双侧舌回的连接性明显减弱。此外，该区域连接性降低的程度与记忆障碍的严重程度显著相关。这些发现强调了视觉联合皮层中异常同源连接性在认知功能中的潜在作用。

出版同意声明

作者声明无利益冲突，所有作者均同意发表本文。

作者贡献声明

唐宇高：撰写初稿、数据可视化、验证、监督、软件使用、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。刘伟：审稿与编辑、资源获取、数据管理、概念构建。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

我们感谢所有参与研究的受试者和培训人员，以及为受试者招募、干预和数据收集工作做出贡献的所有工作人员。