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研究人员分析 MDD 患者和健康对照者的 rs-fMRI 数据,发现 MDD 患者 DMN 的 IVFC 异常,或可作生物标志物。
重大抑郁症(Major Depressive Disorder,MDD)是一种常见的精神疾病,它就像一个 “善变的幽灵”,在不同患者身上展现出各种各样的症状,从对生活失去兴趣、情绪低落,到反复出现自杀念头,还常常伴随着身体和认知方面的功能障碍。这种症状的多样性给医生准确诊断和有效治疗带来了极大挑战,就像在迷雾中寻找正确的道路,困难重重。目前,科学家们已经意识到大脑结构和功能的改变在 MDD 的发病机制中起着关键作用,尤其是与情绪调节和认知控制相关的神经回路。但这些神经变化与 MDD 临床异质性之间的联系,依旧隐藏在重重迷雾之中,亟待探索。
在这样的背景下,杭州师范大学附属医院认知与脑疾病中心等机构的研究人员,踏上了探索之旅。他们开展了一项关于 MDD 患者默认模式网络(Default Mode Network,DMN)功能连接个体变异性(Individual Variability in Functional Connectivity,IVFC)的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们理解 MDD 提供了新的视角。
为了开展这项研究,研究人员从 REST-meta-MDD 项目这个公开数据集中精心筛选出 796 名 MDD 患者和 823 名健康对照者(Healthy Controls,HC) 。他们利用静息态功能磁共振成像(Resting-state Functional Magnetic Resonance Imaging,rs-fMRI)技术采集大脑图像数据,还获取了基因表达数据。之后,通过一系列复杂的数据处理和分析方法,如利用 DPARSF 软件对脑图像进行预处理,运用特定公式计算 IVFC 值,采用非参数置换检验、偏相关分析和偏最小二乘回归等统计方法,深入探究 DMN 的 IVFC 模式、与临床变量的关系以及相关基因表达的关联。
研究结果显示,MDD 患者和 HC 的 DMN 区域 IVFC 空间分布模式存在相似之处,就好像是在不同的画布上画出了相似的轮廓,但细节却有所不同。然而,MDD 患者的 IVFC 值在多个关键区域显著增加,包括腹内侧前额叶皮层(Ventromedial Prefrontal Cortex,vmPFC)、前扣带回皮层(Anterior Cingulate Cortex,ACC)、后扣带回皮层(Posterior Cingulate Cortex,PCC)、梭状回和枕叶皮层。这表明 MDD 患者的 DMN 功能连接存在更大的异质性,仿佛原本有序的网络变得更加 “混乱”。
进一步分析发现,MDD 患者中,DMN 的平均 IVFC 值以及梭状回的 IVFC 值与汉密尔顿抑郁量表(Hamilton Rating Scale for Depression,HAMD)评分呈显著正相关。这意味着,抑郁症状越严重,这些区域的功能连接变异性就越大,就像暴风雨来临,海面的波动也会愈发剧烈。
在基因表达方面,研究人员发现基因表达分析能够解释 47.0% 的与 MDD 相关的 IVFC 改变。相关基因主要富集在膜电位调节、头部发育、突触传递和多巴胺能突触等过程。这就像是找到了一些隐藏在幕后的 “操控者”,它们在分子层面影响着 MDD 患者的大脑变化。
研究结论表明,MDD 患者 DMN 的 IVFC 增加,反映出 DMN 连接可能存在更大的功能障碍。通过转录神经影像相关性分析,研究人员找到了可能驱动这些 IVFC 改变的生物学过程。这一发现意义重大,它进一步揭示了 MDD 患者大脑中 DMN 的异常情况,为理解 MDD 的神经机制提供了新的线索。或许在未来,IVFC 有望成为评估 MDD 严重程度的生物标志物,帮助医生更精准地诊断和治疗 MDD,就像为在迷雾中前行的船只点亮了一盏明灯。
不过,这项研究也存在一些局限性。比如研究依赖特定的图谱选择 DMN 区域,未来需要用其他图谱验证结果;分析仅局限于功能连接,若能结合结构数据会更全面;当前评估 IVFC 的方法描述能力有限,需要开发更先进的技术;尽管使用了算法协调数据,但仍存在残留的位点效应;而且未考虑 DMN 区域 IVFC 模式的潜在亚型。但这些不足也为后续研究指明了方向。