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强迫症的功能连接体:ENIGMA-OCD联盟的静息态巨型分析和机器学习分类

目前关于强迫症(OCD)的功能连接的知识是基于小规模的研究,限制了研究结果的普遍性。此外,大多数研究只关注预定义的区域或功能网络,而不是关注整个大脑的连接。在这里,我们调查了强迫症患者和健康对照(HC)之间静息状态功能连接的差异,使用对来自1024名强迫症患者和1028名HC患者的28个独立样本的数据进行巨型分析。我们在区域和网络水平上评估了全脑功能连接的组间差异,并通过机器学习分析研究了功能连接是否可以作为在个体水平上识别患者状态的生物标志物。巨型分析显示,强迫症患者普遍存在功能连接异常,整体低连接(Cohen‘s d:-0.27--0.13),很少有高连接,除了丘脑(Cohen’s d:0.19-0.22)。大多数低连接位于感觉运动网络内,未发现额纹状体异常。总体而言,分类性能较差,操作者特征曲线下面积(AUC)评分在0.567-0.673之间,与健康对照组相比,药物组(AUC = 0.702)优于未药物组(AUC = 0.608)。这些发现为现有的强迫症的病理生理学模型提供了部分支持,并强调了感觉运动网络在强迫症中的重要作用。然而,静息态连接目前还不能提供一个准确的生物标志物。

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通过深度学习识别和验证基于脑额叶区-后叶区功能失衡的重大精神疾病内的亚型

精神分裂症(SZ)、双相情感障碍(BD)和重性抑郁症(MDD)是在精神疾病领域常见的三种疾病,合称为重大精神疾病(MPD),长期以来都是依据不同的核心症状被作为不同的疾病诊断,但一系列遗传学、分子学、组织学和神经影像学的研究都一致表明这三种疾病之间存在着共同的核心特征,提示我们这三种疾病之间的连续性是非常紧密的。因此,了解MPD的核心变化对于我们绘制导致精神病理的主要神经通路,以及导致诊断内和诊断间不同临床现象的交叉路径是至关重要的。静息态功能磁共振成像技术是一项已经非常成熟的对大脑内在功能进行无创性探索的技术,利用测量血氧饱和度依赖性(BOLD)信号中的自发低频波动(LFFs)已经被广泛应用于神经影像学。低频波动幅度(ALFF;一般在0.01-0.08 Hz范围内)是静息态时局部自发神经元活动的有效指标,ALFF的区域变异性可以反映了一个给定的体素的自发波动,与它的邻近、区域或网络连接无关,此外ALFF还表现出中等至高度的测试-再测试的可靠性,确保了其作为区域功能测量的有效性的高上限,这些特征都使ALFF成为一个检测个体差异良好指标。 此研究基于脑影像ALFF数据运用深度学习的方法将跨诊断的三种MDP疾病人群(SZ,BD,MDD)聚类,并从皮层厚度、白质完整性(FA)、多基因风险评分(PRS)和风险基因组织表达多层面数据对聚类出的两个生物亚型进行了验证,还进一步研究了药物治疗状态在不同亚型中对症状严重性的影响,以阐明不同亚型可能的药理作用。

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帕金森病患者脑电时空微状态分析

《本文同步发布于“脑之说”微信公众号,欢迎搜索关注~~》 1.研究背景    由于缺少可以参考的生理指标,帕金森病(Parkinson’s disease, PD)的临床诊断非常困难,特别是在疾病的早期。早期PD无药物患者以运动功能受损、认知能力下降等临床症状为特征,这些症状是由大脑动态活动功能障碍引起的。PD患者早期非药物状态下的脑功能障碍指标可能为PD早期诊断及后期治疗提供有价值的依据,为了寻找PD脑功能障碍的时空特征标志,研究人员采用静息状态脑电图微状态分析,在亚秒时间尺度上对23例无药物治疗的PD患者与23例健康对照者的全脑短暂稳定状态进行了比较。脑电图微状态反映了短暂稳定的具有时空特征的脑拓扑结构,而空间特征的微状态分类和时间参数为了解PD患者的脑功能活动提供了依据。为了进一步探讨时间微状态参数与显著临床症状之间的关系,以确定这些参数能否作为临床辅助诊断的依据,研究人员采用一般线性模型(general linear model, GLM)来探讨微状态参数与临床量表及多个患者属性的相关性,并采用Wilcoxon秩和检验来量化影响因素与微状态参数之间的线性关系。 2、方法 2.1被试    纳入天津医科大学总医院精神科23例患者(15例女性,年龄60-74岁,平均67岁;8男:年龄65-75岁,平均68岁)。    9例患者以运动迟缓为首发症状,14例为静息性震颤。所有患者均被诊断为原发性PD,病程3.2±2.5年,所有患者均在无药效学效应(即无药物作用)情况下,为收集脑电图数据而停药超过12 h,没有患者出现头部震颤。此外,23名年龄和性别匹配的健康参与者(12名女性:年龄范围60-70岁,平均年龄65岁;11名男性:年龄60-74岁,平均66岁)无神经或精神病史为对照组。表1描述了纳入患者的详细信息。

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通过深度学习识别和验证基于脑额叶区-后叶区功能失衡的重大精神疾病内的亚型

精神分裂症(SZ)、双相情感障碍(BD)和重性抑郁症(MDD)是在精神疾病领域常见的三种疾病,合称为重大精神疾病(MPD),长期以来都是依据不同的核心症状被作为不同的疾病诊断,但一系列遗传学、分子学、组织学和神经影像学的研究都一致表明这三种疾病之间存在着共同的核心特征,提示我们这三种疾病之间的连续性是非常紧密的。因此,了解MPD的核心变化对于我们绘制导致精神病理的主要神经通路,以及导致诊断内和诊断间不同临床现象的交叉路径是至关重要的。静息态功能磁共振成像技术是一项已经非常成熟的对大脑内在功能进行无创性探索的技术,利用测量血氧饱和度依赖性(BOLD)信号中的自发低频波动(LFFs)已经被广泛应用于神经影像学。低频波动幅度(ALFF;一般在0.01-0.08 Hz范围内)是静息态时局部自发神经元活动的有效指标,ALFF的区域变异性可以反映了一个给定的体素的自发波动,与它的邻近、区域或网络连接无关,此外ALFF还表现出中等至高度的测试-再测试的可靠性,确保了其作为区域功能测量的有效性的高上限,这些特征都使ALFF成为一个检测个体差异良好指标。 此研究基于脑影像ALFF数据运用深度学习的方法将跨诊断的三种MDP疾病人群(SZ,BD,MDD)聚类,并从皮层厚度、白质完整性(FA)、多基因风险评分(PRS)和风险基因组织表达多层面数据对聚类出的两个生物亚型进行了验证,还进一步研究了药物治疗状态在不同亚型中对症状严重性的影响,以阐明不同亚型可能的药理作用。

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无药帕金森病患者的时空脑电微状态分析

帕金森病(PD)的临床诊断非常困难,尤其是在早期阶段,因为没有可以参考的生理指标。帕金森病患者早期未用药时脑功能障碍指标可为帕金森病的早期诊断和后期治疗提供有价值的依据。为了寻找帕金森病患者脑功能障碍的时空特征标识,采用静息状态脑电微状态分析方法,对23例无药帕金森病患者和23例健康对照者进行了亚秒时间尺度上的全脑瞬态分析。微状态分析结果显示,帕金森病患者存在着与健康对照组不同的独特的空间微状态,其他几种典型微状态与正常对照组相比有显著差异,这些差异体现在微状态参数上,如帕金森病患者的某类微状态持续时间更长,出现次数更多。相关分析表明,多种微状态参数与运动功能减退、认知功能减退等显著临床症状之间存在显著的相关性。这些结果表明,本研究发现了反映帕金森病早期大脑功能障碍的多个可量化的特征标签,这种微状态的时间动态与代表运动功能和认知水平的临床评分相关。

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人脑功能结构的年龄差异

大脑的内在功能组织在成年后会发生变化。年龄差异在多个空间尺度上被观察到,从分布式大脑系统的模块化和全局分离的减少,到网络特异性的去分化模式。然而,我们尚不确定去分化是否会导致大脑功能随着年龄的增长发生不可避免的,局限性的经验依赖的整体变化。我们采用多方法策略在多个空间尺度上调查去分化。在年轻(n=181)和年老(n=120)的健康成年人中收集多回波(ME)静息态功能磁共振成像。在保留群体水平的脑区和网络标签的同时,实现了对个体变异敏感的皮层分割以用于每个被试的精确功能映射。ME-fMRI处理和梯度映射识别了全局和宏观网络的差异。多变量功能连接方法测试了微观尺度的连边水平差异。老年人表现出较低的BOLD信号维度,与整体网络去分化相一致。梯度基本上是年龄不变的。连边水平的分析揭示了老年人中离散的、网络特异的去分化模式,视觉和体感网络在功能连接内更为整合,默认和额顶控制网络表现出更强的连接,以及背侧注意网络与跨模态区域更为整合。这些发现强调了多尺度、多方法来表征功能性大脑老化结构的重要性。

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精神分裂症患者的脑老化:来自ENIGMA精分联盟26个国际队列的证据

精神分裂症(Schizophrenia, SZ)与终身认知障碍、年龄相关性慢性疾病和过早死亡的风险增加相关。在ENIGMA精神分裂症工作组进行的一项前瞻性荟萃分析研究中,我们调查了成人SZ患者的高级脑老化证据,以及这是否与临床特征相关。本研究纳入了来自全球26个队列的数据,共2803例SZ患者(平均年龄34.2岁;年龄18 ~ 72岁;67%为男性)和2598名健康对照(平均年龄33.8岁,范围18 ~ 73岁,55%为男性)。脑预测年龄由68个皮层厚度和表面积测量值,7个皮层下体积,侧脑室体积和总颅内体积组成,所有这些数据都来自于t1加权的脑磁共振成像(MRI)扫描。通过脑预测年龄和实际年龄(脑预测年龄差异[brain- predicted age difference, brain- PAD])之间的差异评估健康脑老化轨迹的偏差。在校正了年龄、性别和研究地点后(Cohen′s d = 0.48), SZ组患者的脑- PAD平均为+3.55岁(95% CI: 2.91, 4.19;I² = 57.53%)。在SZ患者中,脑- PAD与特定的临床特征(发病年龄、病程、症状严重程度或抗精神病药使用和剂量)无关。这项大规模合作研究表明,SZ的提前结构性脑老化。对SZ和一系列身心健康结局的纵向研究将有助于进一步评估脑- PAD增加的临床意义及其受干预措施影响的能力。

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