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    Brain: 利用机器学习揭示精神分裂症两种不同的神经解剖亚型

    越来越多的研究表明传统的精神疾病诊断体系有很大的局限性。被临床医生诊断为同一种疾病的群体,可能有很大的不一致性。同时被诊断为几种疾病的人,可能表现出同样的临床症状、拥有同样的脑影像异常等。对于同一种的疾病的异质性,以往的研究都没有考虑病人和正常人的差异,只是简单的将病人进行聚类,比如以前我们解读过Nature Medicine的那篇文章《Resting-state connectivity biomarkers define neurophysiological subtypes of depression》 。这篇文章最大的创新性有两个:一个是对揭示了精分的2个神经解剖亚型,另一个就是方法的创新,即用一种全新的半监督的聚类方法,来寻找精分的亚型。 那么这是一个什么方法呢?简单点来讲,如下图所示:

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    Brain:机器学习揭示精神分裂症两个不同的神经解剖亚型

    精神分裂症的神经生物学异质性了解甚少,并混淆了当前的分析。我们在一个多机构多种族队列中研究了神经解剖亚型,使用新的半监督机器学习方法,旨在发现与疾病相关的模式,而不是正常的解剖变异。研究人员对307名确诊精神分裂症患者和364名健康对照者进行了结构MRI和临床测量分析。灰质、白质和脑脊液局部体积测量被用来识别独特的和可重复的精神分裂症神经解剖亚型。两种不同的神经解剖亚型被发现。亚型1表现出广泛更低的灰质体积,主要分布于下丘脑、伏隔核、内侧颞叶、内侧前额叶/额叶和岛叶皮质。亚型2显示基底神经节和内囊体积增加,其他脑体积正常。在亚型1中灰质体积与病程呈负相关(r = -0.201, P = 0.016),而在亚型2中则不相关(r = -0.045, P = 0.652),这可能暗示了不同的潜在神经病理过程。子类型没有年龄(t = -1.603, df = 305, P = 0.109),性别(df =1χ2 = 0.013,P = 0.910),疾病持续时间(t = -0.167, df = 277, P =0.868),抗精神病剂(t = -0.439, df = 210, P = 0.521),发病年龄(t = -1.355, df = 277, P = 0.177),阳性症状(t =0.249, df = 289, P = 0.803),阴性症状(t = 0.151, df = 289, P= 0.879)或抗精神病类型(卡方= 6.670,df =3, P = 0.083)差异。亚型 1的受教育程度低于亚型2(卡方= 6.389,df = 2, P = 0.041)。总之,我们发现了两种截然不同且高度可再生的神经解剖亚型。亚型1显示与病程相关的广泛体积减少,以及更差的发病前功能。亚型2除基底神经节和内囊较大外,解剖结构稳定正常,不能用抗精神病药剂量解释。这些亚型挑战了脑容量损失是精神分裂症的一个普遍特征的概念,并暗示了不同的病因。它们可以为丰富和分层临床试验和精确诊断提供策略。

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    Translational Psychiatry:重度抑郁障碍的神经进行性特征:内在连接组分析

    重度抑郁障碍(MDD)是一种流行的慢性精神障碍,终生反复发作。研究表明,与首次抑郁症(FED)相比,复发性抑郁症(RD)具有更严重性、高复发性和显著功能障碍,证实抑郁症的进行性本质。然而,关于脑功能连接组的研究很少。本文采集了95名未进行药物治疗的MDD患者(35名FED患者和60名RD患者)和111名健康对照组(HCs)的静息态功能磁共振(fMRI)数据。进行六个月的paroxetine药物治疗,56名患者病情缓解并完成第二次数据采集。使用基于脑网络的统计分析来探究功能连接的变化。结果表明,与HCs相比,FED患者的躯体运动、默认模式和背侧注意网络表现出低连接性,而RD患者的躯体运动、突显、执行控制、默认模式和背侧注意网络,以及突显网络和执行控制网络内和之间都表现出高连接性。此外,当患者病情缓解时,MDD患者的受损成分没有显著变化,并且RD患者仍存在高连接子集和低连接子集。且FED患者表现出的低连接性和RD患者的高连接性与发作次数和总病程时间相关。本文研究证实了抑郁症的固有功能连接受损是进行性的。

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    腾讯推出首款医疗AI引擎“睿知”,帮助患者精准找到最合适的医生 | 热点

    在试运营过程中,“睿知”的医生推荐准确率高达96%以上。 昨天,腾讯推出了首款医疗AI引擎“睿知”。在应用过程中,睿知能像医生那样询问患者的病情,并基于交互信息帮助患者精准找到最合适的医生。 据了解,“睿知”是腾讯医疗大数据实验室的研发成果,基于大数据打造的知识图谱,再结合AI算法模型,其能够实现对疾病和病程的预判。 其中,在知识图谱的构造上,其数据来源主要有两个,其一是权威的医学知识,包括医学教科书籍、论文及科普文章,以及各种症状体征、检验检查指标、用药治疗的疾病知识库等;其二则是实时更新的数据,包括患者

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    Neurology:早期、未用药帕金森病存在特异的白质连接

    神经影像研究认为PD(帕金森症)是一种网络失连接综合征,并可通过网络神经科学方法进行研究。网络神经科学将大脑从结构与功能上看作大尺度神经网络。该方法假设脑区之间的解剖连接与功能交互的异常,会引起网络功能的障碍。近期基于图论的研究发现,早期PD的功能连接组受到模块化破坏,虽然白质连接发生微小改变,但结构组织仍旧相对保留。因此,重要的是我们需要了解众所周知的解剖网络的固有变异性是否构成了早期PD中未检测到的结构异常的基础。此外,PD的病理和症状异质性可能影响发现一致的疾病相关结构变化的能力,尤其是在PD疾病的早期阶段。

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    Nature子刊综述:脑功能网络在神经退行性疾病患者评估中作用

    网络分析工具越来越多地应用于静息代谢活动(PET)或血氧依赖信号(功能MRI)的脑成像,以表征导致脑部疾病的异常神经环路。这种方法对神经退行性疾病的研究特别有价值,因为神经退行性疾病的特征是病理沿着离散的神经通路扩散。疾病特异性脑网络的识别和验证有助于定量评估通路随时间和治疗过程中的变化。网络异常通常可以在症状出现之前识别出来,甚至可以在临床前期用于跟踪疾病进展。同样,治疗可调节网络活动,因此可能在临床试验中作为疗效的标志物。最后,通过同时测量个体患者扫描图像中多个疾病网络的活动水平,可以实现早期鉴别诊断。虽然这些技术最初是为PET开发的,但在过去几年中,类似的方法也被引入了功能MRI,这是一种更容易获得的非侵入性成像模式。这一进展预计将扩大网络工具在大规模和多样化患者人群中的应用。

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    中国药科大学周建平/丁杨团队AS:仿生脂质纳米复合物组装体实现“药物-载体”协同清除Aβ和抑制Tau蛋白磷酸化治疗

    阿尔兹海默症(AD)是最常见的中枢神经系统退行性疾病,全球AD患者人数超5000万,是亟待解决的社会问题和医学难题。然而,AD临床治疗却面临巨大瓶颈,现有药物主要包括多奈哌齐、加兰他敏、美金刚、卡巴拉汀等,仅能在一定程度上缓解症状,无法延缓甚至逆转病程。新药研发面临近100%的超高失败率,其主要原因在于复杂的病变机制和血脑屏障(BBB)限制药物入脑。β淀粉样蛋白(Aβ)沉积和Tau蛋白过度磷酸化是AD病变的两大主要诱因,其通过相互促进加速AD病程;近年来针对Aβ或Tau的单靶点新药研发接连折戟。因此,Aβ清除和Tau磷酸化抑制的协同治疗策略可能是战胜AD的有效方法。

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    腾讯医疗的 AI 联合实验室,互联网医院的未来?

    人工智能技术的迅速升温,为各行各业带来了突破性的变革。但由于医疗行业的低容错率和重要性,医疗业与人工智能的结合会显得更加谨慎。 事实上也的确如此,多个试点的测试,长期的内测,腾讯睿知的智能导诊系统上线是经过了大量的等待与实践的。 腾讯睿知的智能导诊系统是利用大数据与人工智能解决资源错配问题的系统 。其通过智能的人机对话,可以帮助患者精准获得最合适的医生,医生也可以筛选与其专业方向匹配的患者,从源头上让医疗服务更精准高效。 协助患者,精准配医 医疗资源错配是一个大问题。身边有不少人表示,就算是小感冒也想要挂专

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    Neurology:患有非流利性原发性失语症的英语母语者和意大利母语者的口语产出差异

    失语症的特征是部分或全部丧失口头或书面沟通的能力。失语症患者可能在说话、阅读、写作、识别物体名称或理解他人所说的内容方面存在困难。常见的失语症是由脑损伤引起的,如在创伤事故或中风时的大脑缺氧。它也可能是由脑瘤、阿尔茨海默病或脑炎等感染引起的。失语症可能是暂时的,也可能是永久性的。失语症不包括因失去肌肉控制而造成的语言障碍。失语症可以根据其临床表现或者受损部位进行分类,其中,原发性进行性失语症(PPA)被定义为病人进行性、有限度的语言障碍,病程迁延多年,无占位病变、梗死或其他脑部病变可解释其临床表现,语言障碍为病程中唯一或突出的神经系统异常。

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    NeuroImage:磁共振3D梯度回波磁化转移序列同时对铁和神经黑色素进行成像

    早期帕金森病(PD)的诊断仍然是临床上的一大挑战。以往的研究仅用黑质(SN)中的铁、神经肽(NM)或黑体-1(N1)征本身并不能为这些方法的临床应用提供足够高的诊断性能。本研究的目的是利用单个三维磁化传递对比(MTC)梯度回波序列提取代表整个SN的NM复合体体积、铁含量和体积,以及N1征作为潜在的互补成像生物标志物,并评估它们在早期PD中的诊断性能和临床相关性。对40例早期特发性帕金森病患者和40例年龄、性别匹配的健康对照(HCS)进行3T扫描。使用动态编程(DP)边界检测算法半自动地确定NM边界(代表SN部致密区(SNPC)和脑桥臂旁色素神经核)和铁边界(代表总SN(SNPC和SN网状部))。受试者操作特性分析用于评估这些成像生物标志物在早期帕金森病诊断中的作用。应用相关分析研究这些影像指标与临床评分的关系。我们还引入了NM和总铁重叠体积的概念,以证明NM相对于含铁SN的损失。此外,所有80例患者均独立评估N1征象。PD组SN中NM和SN体积低于HCS组,而SN中铁含量高于HCS组。有趣的是,双侧N1信号缺失的帕金森病患者的铁含量最高。单项测量的两个半球的平均值的曲线下面积(AUC)值为:NM复合体体积为0.960;SN总体积为0.788;SN铁含量为0.740;N1标志为0.891。通过二元Logistic回归将NM复合体体积与以下测量中的每一项相结合,得到了右侧和左侧的平均0AUC值:总铁含量为0.976;总SN体积为0.969,重叠体积为0.965,N1符号为0.983。我们发现SN体积与UPDRS-III呈负相关(R2=0.22,p=0.002)。虽然N1标志表现良好,但它不包含任何有关铁含量或NM数量的信息,因此,将该标志与NM和RON测量结合起来,可以更好地解释当N1标志在PD受试者中消失时发生的情况。总之,从单个MTC序列得出的NM复合体体积、SN体积、铁含量和N1征的组合为理解和诊断早期PD提供了补充信息。

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    重度抑郁症患者的脑功能老化加速:来自中国大规模fMRI证据

    重度抑郁症(MDD)是一种最常见的心理健康疾病,它与脑萎缩和死亡率的关系已被深入研究。最近的研究表明,预测年龄和实际年龄之间的偏差可能是大脑衰老加速表征MDD的标志。然而,目前的结论通常是基于从白人参与者收集的结构MRI信息得出的。这一生物标志物的普遍性需要通过不同民族/种族背景的受试者和不同类型的数据进一步验证。在这里,我们使用REST-meta-MDD,一个从中国多个队列参与者收集的大规模静息状态fMRI数据集。我们开发了一个基于1101个健康对照的堆叠机器学习模型,该模型通过功能磁共振成像(fMRI)估计受试者的实际年龄,具有很好的准确性。训练后的模型应用于来自24个地点的1276名重度抑郁症患者。我们观察到MDD患者表现为a+4.43年,高于对照组的脑预测年龄差异(brain-PAD)。在MDD亚组中,抗抑郁药物使用者的脑PAD与非药物使用者的比较,我们观察到有统计学意义的+2.09年。观察到的统计关系进一步通过三种不同的机器学习算法进行检验。在中国参与者中观察到的脑内PAD阳性证实了重度抑郁症患者大脑加速老化的存在。利用脑功能连通性进行年龄估计从一个新的维度验证了现有的发现。

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    CNGBdb支撑发表科研成果解读 | 新冠病毒在个体内变异及个体间传播演化最新研究进展

    控制新冠病毒的传播,重要的一点是对单链RNA病毒的新冠病毒进行高深度的全基因组测序,了解其突变与进化规律。2021年2月,深圳华大生命科学研究院和广州医科大学附属第一医院/广州呼吸健康研究院/呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授团队联合多家单位在国际期刊Genome Medicine和Frontiers in Medicine上分别发表了题为《新冠病毒在个体内的变异和进化动态分析》(“Intra-host variation and evolutionary dynamics of SARS-CoV-2 populations in COVID-19 patients”)和《新冠病毒在个体间传播的群体瓶颈效应和体内变异》(“Population bottlenecks and intra-host evolution during human-to-human transmission of SARS-CoV-2”)两篇成果论文。

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    ACS AMI:可溶性聚合物微针联合化疗与抗氧化治疗类风湿性关节炎

    类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis,RA) (RA) 是一种慢性炎症性关节疾病。最新的流行病学调查显示,我国RA发病率约为0.42%,病程15年以上的致残率高达61.3%。抗氧化治疗与化学疗法相结合为 RA 治疗提供了广阔的前景,并且非常需要有效地将药物和抗氧化剂输送到 RA 滑膜关节的能力。目前治疗方法主要是通过注射或口服给药,但这对胃肠道有毒副作用等。但皮肤角质层具有平常屏障作用,严重限制了药物的经皮给药效率。为此,深圳大学董海峰教授团队开发了一种可编程聚合物微针 (MN) 平台(图1),用于透皮递送甲氨蝶呤 (MTX) 和活性氧 (ROS) 清除剂用于 RA 治疗。由聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 制成的可生物降解的 MNs 与聚多巴胺/二氧化锰(称为 PDA@MnO 2)和 MTX 结合。插入皮肤组织后,MNs 降解,从而释放负载的 MTX 和 PDA@MnO 2。PDA@MnO 2可用作 RA 滑膜微环境中的 MRI 造影剂,还作为一种强大的抗氧化剂来去除 ROS减少 RA 炎症,当与 MTX 介导的化疗相结合时,可在鼠模型中获得理想的 RA 治疗结果。这项工作不仅代表了一种有价值的 MN 辅助 RA 治疗剂透皮给药方法,而且为 RA 的化学疗法和抗氧化协同治疗开辟了一条新途径。该研究日前发表于ACS Applied Materials & Interfaces上,硕士生武超雄为该论文第一作者,董海峰教授和杨灵芝老师为通讯作者。

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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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    Nature reviews Neurology:癫痫合并神经行为障碍:基于网络的精确分类

    认知和行为共病在儿童和成人癫痫中普遍存在,并对人类和经济造成巨大负担。在过去的一个世纪里,了解这些共病的病因和病程的经典方法是通过癫痫医学分类,包括其病因、病程、特征和综合征。尽管“病变模型”长期以来一直是该领域的组织范式,但对该模型的实质性挑战来自不同方面,包括神经影像学、神经病理学、神经心理学和网络科学。患者分层和表型研究的进展为癫痫的认知和行为共病提供了一种新的分类方法,这反映了其临床表现的异质性,并提出了精准医学的可能性。正如我们在本文中所讨论的,这些进展为发展修订病因学范式提供了信息,该范式包括复杂的神经生物学测量、基因组学、共病、多样性和逆境以及恢复力因素。我们描述了可改变的危险因素,可以指导癫痫的早期识别、治疗,最终预防认知和更广泛的神经行为共病,并提出了指导未来研究的路线图。本文发表Nature reviews Neurology杂志。

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