基于独立成分分析揭示长新冠认知负荷下脑内网络连接异常机制

《Scientific Reports》:Impaired brain intrinsic connectivity in long COVID during cognitive exertion revealed by independent component analysis

【字体: 时间:2026年02月10日 来源:Scientific Reports 3.9

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  【编辑推荐】为探究长新冠(LCov)认知损伤的神经机制,研究团队通过7特斯拉fMRI结合Stroop色词任务,发现LCov患者存在显著性网络、语言网络等多脑区连接异常,且连接缺陷与病程时长相关。该研究为理解LCov神经病理机制提供了新证据。

  
随着新冠疫情的持续,长新冠(Long COVID)对认知功能的影响日益受到关注。许多康复者报告出现"脑雾"、注意力不集中等认知症状,但背后的神经机制尚不明确。为揭示这一谜题,研究人员在《Scientific Reports》发表论文,通过高场强脑成像技术首次系统描绘了长新冠患者在执行认知任务时的脑网络连接异常。
本研究采用7特斯拉功能磁共振成像(fMRI)技术,对19名长新冠患者和16名健康对照者进行扫描。所有参与者在扫描期间需完成Stroop色词任务——一项经典认知冲突测验。通过独立成分分析(ICA)方法,研究人员从脑活动信号中分离出15个具有独立时空特征的功能网络。
关键实验方法
研究采用组间对照设计,长新冠组与健康对照组各完成两次450秒的fMRI扫描。使用Stroop任务激活认知相关脑网络,通过空间独立成分分析提取15个功能网络,采用统计学方法比较组间功能连接差异,并分析连接强度与病程的相关性。
Stroop任务行为学表现
长新冠组在两次扫描中的Stroop任务反应时均显著慢于健康对照组(p?=?0.001, 0.003),证实患者存在客观的认知处理速度下降。
脑网络连接组间差异
研究发现长新冠患者在显著性网络(Salience Network)、语言网络(Language Network)、中央执行网络(Central Executive Network)、感觉运动网络(Sensorimotor Network)和视觉网络(Visual Network)等多个脑网络与全脑的连接强度出现异常。特别值得注意的是,在第二次扫描中,显著性网络的连接缺陷更为显著和广泛。
病程相关的连接变化
随着患病时间延长,长新冠患者对关键认知网络连接逐渐减弱,但在舌回(Lingual gyri)区域出现代偿性连接增强。角回(Angular gyrus)区域在第二次扫描中连接强度反而超过健康对照组,提示可能存在神经代偿机制。
研究结论与意义
该研究通过多模态脑成像技术证实长新冠患者存在广泛的脑网络连接异常,这些异常与认知功能障碍直接相关。显著性网络连接的进行性恶化提示认知控制能力受损,而角回等区域的代偿性激活则反映了大脑的可塑性调节。这些发现不仅为长新冠认知症状提供了神经生物学解释,也为未来开发针对性干预措施指明了方向。
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