慢性精神分裂症患者皮层内髓鞘的深度特异性变化与执行功能受损有关

《Behavioural Brain Research》：Depth-Specific Changes in Intracortical Myelin Are Associated with Impaired Executive Function in Chronic Schizophrenia

本研究利用T1w/T2w比率评估慢性精神分裂症患者皮质髓鞘化（ICM）变化，发现前额叶及颞叶深层皮质T1w/T2w比率显著升高，且非线性指数（NLI）与执行功能在15个脑区呈显著关联。NLI反映皮质髓鞘分层特征的深度依赖性改变，可能提示髓鞘重塑或胶质细胞异常。

　　

作者：Gayatri Maria Schur、Ruoyu Luie Wang、Ryn Flaherty、Yu Veronica Sui、Mariana Lazar

美国纽约州纽约市纽约大学格罗斯曼医学院放射学系，高级成像创新与研究中心（CAIR）

摘要

研究提出髓鞘形成障碍可能是精神分裂症认知功能障碍的潜在机制。我们旨在利用T1w/T2w比值来表征慢性精神分裂症患者的皮质内髓鞘（ICM）变化及其与认知功能的关系。研究对象为30-55岁的右利手慢性精神分裂症患者和年龄匹配的健康对照组，他们均接受了诊断和认知测试以及脑部MRI检查。我们使用T1w/T2w比值来绘制不同皮质深度的ICM分布图，并计算了非线性指数（NLI）以描述皮质轮廓的形态。研究发现，患者组的前额颞叶区域T1w/T2w比值显著升高，这种升高在皮质较深层更为明显。在控制年龄和组别因素后，较高的NLI与T1w/T2w比值升高显著相关，并且与15个区域的执行功能相关，而T1w/T2w比值本身与认知功能无关联。这些皮质变化可能反映了皮质再髓鞘化、异位髓鞘形成、铁沉积或胶质细胞改变。

引言

目前的研究假设中，髓鞘形成障碍已被认为是精神分裂症的一个重要特征。[1],[2],[3],[4] 髓鞘是一种由少突胶质细胞产生的脂肪物质，可包裹轴突并最大化轴突传导速度。遗传学研究[5],[6],[7]以及尸检研究[8],[9],[10],[11],[12],[13],[14]均证实精神分裂症患者存在髓鞘缺陷。此外，多项扩散张量成像研究[2],[15],[16]显示精神分裂症患者的白质（WM）中 fractional anisotropy (FA) 显著降低，提示存在广泛的髓鞘形成障碍。尽管髓鞘主要存在于白质中（因其主要由轴突组成），但皮质中也含有大量髓鞘[17]。研究表明，活动依赖性神经元活动可调节皮质内髓鞘形成（ICM），这可能是神经元可塑性的基础[18],[19],[20]。然而，尽管髓鞘在精神分裂症病理中可能起重要作用，但对ICM的体内研究仍相对较少。皮质变薄[21],[22],[23]（预示后期认知功能障碍[24]）和皮质体积减少[25],[26],[27]是精神分裂症常见的体内现象[28],[29],[30]。这些变化可能由多种因素引起，包括细胞和细胞结构过程以及髓鞘形成障碍。NLI这一指标能够反映T1w/T2w比值无法单独捕捉到的独特皮质变化，并与执行功能相关。

研究参与者

研究参与者

研究对象包括通过贝尔维尤医院临床医生推荐和广告招募的精神分裂症或分裂情感性障碍（SZ）患者以及年龄匹配的健康对照组（HC）。所有参与者的年龄范围为30-55岁，SZ组还需满足精神分裂症或分裂情感性障碍的临床诊断标准。SZ组患者接受了DSM-IV结构化临床访谈（SCID-IV）的评估。

讨论

本研究发现慢性精神分裂症患者的额叶和颞叶区域T1w/T2w比值升高。此外，不同皮质层之间的差异在深层更为明显（见图3A）。虽然患者组的NLI仅呈现趋势性升高，但经过FDR校正后这一趋势不再显著。然而，在控制年龄和诊断组别后，NLI与15个区域的执行功能显著相关。与NLI不同，T1w/T2w比值本身与认知功能无关联。

作者贡献声明

Wang Ruoyu：撰写、审稿与编辑、数据分析、数据管理。 Yu Veronica Sui：撰写、审稿与编辑、软件使用、方法学设计、数据管理、概念构建。 Ryn Flaherty：撰写、审稿与编辑、方法学设计。 Mariana Lazar：撰写、审稿与编辑、研究监督、方法学设计、资金申请、概念构建。 Gayatri Maria Schur：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、方法学设计、数据分析。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们衷心感谢所有参与者的支持，同时感谢贝尔维尤医院ResearchMatch和InSPIRES研究所对我们招募工作的帮助。本研究部分得到了美国国立卫生研究院（NIH）的资助（项目编号：R21MH085228、R01MH108962、R01MH129934），并在高级成像创新与研究中心（CAIR，网址：www.cai2r.net）以及NIBIB国家生物医学成像与生物工程中心（NIH P41 EB017183）的支持下完成。