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研究文章 | 首发未用药青少年抑郁症的个体形态学脑网络异常

发布:2023-11-02    浏览:38 次


2023 年 9 月,华南师范大学脑科学与康复医学研究院王金辉研究员团队领衔,联合浙江大学第一附属医院黄满丽教授研究团队,在 Psychoradiology 上发表研究文章“Aberrant single-subject morphological brain networks in first-episode, treatment-naive adolescents with major depressive disorder”。该研究发现青少年抑郁症患者的个体形态学脑网络表现出异常的拓扑性质,且这些拓扑异常与患者的临床和认知特征存在潜在关联。

引用信息 

Xiaofan Qiu, Junle Li, Fen Pan, Yuping Yang, Weihua Zhou, Jinkai Chen, Ning Wei, Shaojia Lu, Xuchu Weng, Manli Huang, Jinhui Wang, Aberrant single-subject morphological brain networks in first-episode, treatment-naive adolescents with major depressive disorder, Psychoradiology, Volume 3, 2023, kkad017, https://doi.org/10.1093/psyrad/kkad017


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研究背景

重度抑郁症(Major depression disorder, MDD)是最常见的精神疾病之一,给患者带来了沉重的经济和认知负担。众多研究表明 MDD 与大脑网络的拓扑改变有关。然而,现有研究主要关注成年 MDD 患者,鲜有研究关注青少年 MDD 患者的脑网络拓扑变化。青少年是各种精神疾病的高发时期,且青少年 MDD 患者相对于成年患者有更高的复发率和自杀率。因此,厘清青少年 MDD 的神经机制很有必要。


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研究概述

本研究采集了 25 名首发、未用药的青少年 MDD 患者和 19 名年龄、性别匹配的健康对照的结构磁共振成像数据,构建了基于皮层厚度、分型维数、沟回指数和脑沟深度等 4 种个体形态学脑网络,并计算了其拓扑属性。主要步骤包括:1)采用人类连接计划多模态分割图谱(HCP-MMP)将全脑分为 360 个脑区,作为网络节点;2)估计各形态学指标在各个脑区内的概率密度函数,以此计算任意两个脑区间的 Jensen-Shannon(JS)散度,作为节点间的连接;3)对连接进行阈值化处理,得到二值和加权网络;4)计算每个网络的拓扑属性。

首先,采用置换检验比较各形态学脑网络拓扑属性的组间差异。结果显示,青少年 MDD 的 4 种形态学网络中只有皮层厚度网络的拓扑性质发生改变(见图 1、2),具体表现为顶叶区域(左侧 PriMary Sensory Cortex)的节点中心性增高,而颞叶区域(左侧 ParaBelt Complex、右侧 Perirhinal Ectorhinal Cortex、右侧 Area PHT 和右侧 Ventral Visual Complex)的节点中心性降低。其中,右侧 Perirhinal Ectorhinal Cortex 的节点中心性仅在加权皮层厚度网络中降低。

图 1. 二值皮层厚度网络节点属性的组间差异。MDD:重度抑郁症;HCs:健康对照。


图 2. 加权皮层厚度网络节点属性的组间差异。MDD:重度抑郁症;HCs:健康对照。


接着,该研究检验了这些拓扑改变与患者临床和认知变量的关系。结果如图 3 所示,左侧 ParaBelt Complex 的节点中心性与阅读反应(SCWT A 的反应时)负相关,与发病年龄正相关;右侧 Perirhinal Ectorhinal Cortex 的节点中心性与病程正相关;右侧 Area PHT 的节点中心性与认知控制(SCWT C 的反应时)正相关。[Stroop Stroop Color Word Test,SCWT,斯特鲁普色词测验]

图 3. MDD 青少年皮层厚度网络节点属性与临床和认知变量之间的关系。SCWT:Stroop Stroop Color Word Test,斯特鲁普色词测验。


最后,该研究使用支持向量机来区分青少年 MDD 和健康对照被试,发现皮层厚度网络的拓扑属性能够以 87.6% 的准确率区分两组被试。


3

研究结论

本研究揭示了青少年 MDD 患者的个体形态学脑网络拓扑组织的改变模式,发现这些改变与临床、认知特征存在潜在关联,并能较好地区分青少年 MDD 患者和健康对照者。这些发现对于理解青少年 MDD 的神经机制具有重要意义,为其早期诊断提供了潜在的脑影像标志物。


 •  作者介绍


邱小凡

本文第一作者邱小凡,华南师范大学脑科学与康复医学研究院博士研究生,导师为王金辉研究员。主要研究兴趣为神经精神疾病的脑影像特征分析。


黄满丽

本文共同通讯作者黄满丽,教授、主任医师、博士生导师。浙江大学医学院附属第一医院精神卫生科副主任, 浙江省精神障碍诊疗和防治技术重点实验室副主任。美国约翰霍普金斯大学医学院访问学者。担任国际人际心理治疗协会中国分会主席,浙江省医学鉴定专家,浙江大学司法鉴定专家。主持国家自然基金、装备预研教育部、国家重点研发项目子课题、浙江省科学技术厅等课题,发表 SCI 等文章 100 余篇。参编书籍 12 本,其中《抑郁症的人际心理治疗:理论与案例实践》担任主编,《麻省总医院精神病学手册》副主译、《心理卫生》、《医学心理学》、《内科学进展》、《精神病学》和精神病学(英文改编版)等编委。担任 Frontiers in NeurologyFrontiers in Psychiatry 杂志的编辑,曾荣获浙江大学优秀德育导师和浙江大学先进个人。


王金辉

本文共同通讯作者王金辉,华南师范大学脑科学与康复医学研究院研究员、博士生导师、国家优青获得者、广东省杰出青年医学人才,入选斯坦福全球前 2% 顶尖科学家、Research.com 全球顶尖科学家(2023)。主要研究方向为基于多模态神经影像技术的复杂脑网络方法学和临床应用研究。在本领域国际主流学术期刊 Biological PsychiatryRadiology、NeuroImage 等杂志发表多篇论文。首位和唯一华人学者荣获美国生物精神病学协会 Ziskind-Somerfeld 研究奖。担任中国神经科学学会神经影像学分会委员、中国心理学会心理学脑成像专业委员会委员、中国认知科学学会社会认知科学分会理事等。现为国家自然科学基金、教育部长江学者奖励计划、中组部青年拔尖人才支持计划等通讯评审专家。



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Psychoradiology《精神影像学》期刊,Online ISSN: 2634-4416)是由四川大学华西医院与牛津大学出版社合作出版,国际上第一本专注于精神影像学的英文学术期刊,涉及脑科学、精神病学、医学影像学、计算机科学、物理学等交叉学科领域,填补了国内外在精神影像学科领域的期刊空白。目前已被 ScopusDOAJ 数据库收录,期刊的发展目标是成为精神影像学领域学科排名前 5%(Q1区,IF在10左右)的世界一流期刊


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