功能连接梯度揭示了功能性神经系统疾病中大脑皮层层次结构的改变

《Biological Psychiatry》：Functional Connectivity Gradients Reveal Altered Hierarchical Cortical Organization in Functional Neurological Disorder

功能性神经疾病（FND）的脑网络宏观组织研究采用梯度方法分析静息态fMRI数据，比较混合型FND患者、健康对照和共病对照组的连接模式。结果显示三组梯度差异，第一梯度显示感觉运动区向关联性连接转变，第二梯度视觉-躯体系统分化异常，第三梯度代表性与调节区域分离减少，前扣带回显著改变。这些梯度与症状严重性相关，并发现亚型（运动障碍24例，躯体障碍49例）存在独特模式。研究证实梯度分析能有效揭示FND的异常脑网络组织。

　　

克里斯蒂安娜·韦斯特林（Christiana Westlin）| 安德鲁·J·古斯里（Andrew J. Guthrie）| 克里斯蒂娜·布莱尔（Cristina Bleier）| 萨拉·A·芬克尔斯坦（Sara A. Finkelstein）| 朱莉·马吉奥（Julie Maggio）| 杰西卡·兰福德（Jessica Ranford）| 朱莉·麦克莱恩（Julie MacLean）| 埃伦·戈迪纳（Ellen Godena）| 丹尼尔·米尔斯坦（Daniel Millstein）| 詹妮弗·弗里伯恩（Jennifer Freeburn）| 凯特琳·亚当斯（Caitlin Adams）| 克里斯托弗·D·斯蒂芬（Christopher D. Stephen）| 伊巴伊·迪兹（Ibai Diez）| 大卫·L·佩雷斯（David L. Perez）| 加藤裕太（Yuta Katsumi）

美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院麻省总医院（Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School）功能神经障碍单元与研究小组（Functional Neurological Disorder Unit and Research Group）

摘要

背景

功能神经障碍（FND）是一种核心神经精神疾病，其神经影像学研究通常依赖于离散的连接或划分方式，这些方法可能会掩盖大脑的功能网络结构。本研究采用基于梯度的方法来探讨FND中的宏观皮层组织特征。

方法

我们分析了64名混合型FND患者、61名年龄和性别匹配的健康对照组（HCs）以及62名在年龄、性别、抑郁、焦虑和创伤后应激障碍（PTSD）严重程度方面匹配的精神疾病对照组（PCs）的静息态功能性磁共振成像（fMRI）数据。通过计算功能连接梯度来捕捉皮层组织的主要轴线，并对前三大梯度进行了组间比较，同时研究了这些梯度与症状严重程度之间的关联。此外还分析了特定亚型（功能运动障碍n=49例和功能性癫痫n=24例）的模式。分析过程中控制了年龄、性别、抗抑郁药使用情况以及头部运动等因素，并对抑郁、焦虑和PTSD严重程度进行了事后调整。

结果

与健康对照组（HCs）和精神疾病对照组（PCs）相比，混合型FND组在所有三个梯度上都表现出显著差异。梯度1显示感觉运动区域的连接性增强，表明其连接模式更偏向于“关联型”；梯度2显示感觉系统之间的区分度发生变化；梯度3表明表征区域与调节区域之间的功能分离减弱，尤其是在前扣带回皮层中尤为明显。一些表现出组间差异的区域也与FND和躯体症状的严重程度相关。探索性分析揭示了不同亚型与对照组之间的重叠和差异模式。

结论

我们提供了FND中非典型层次化大脑组织的新证据，强调了基于梯度的方法在识别功能性脑组织改变方面的有效性。

部分内容摘录

引言

功能神经障碍（FND）是现代精神病学和神经学的起源之一。FND患者会出现令人困扰的运动、感觉和认知症状，但这些症状无法用宏观的脑结构损伤来解释（1,2）。FND是一种普遍且可能致残的疾病，同时带来高昂的医疗成本（3, 4, 5）。尽管在整个20世纪末期被忽视，它曾被称作“精神病学中的盲点”（

参与者

2018年6月至2024年3月期间，从麻省总医院前瞻性地招募了64名混合型FND患者（包括运动型FND和/或癫痫型FND，其中54名为女性，平均年龄[标准差]=40.0±13.8岁，平均病程=4.2±5.3年，范围为0.3-25年；见表1）。FND的诊断基于阳性体征和脑电图数据（仅癫痫型FND患者49例）。招募对象包括同时患有运动型FND和/或癫痫型FND的患者。

人口统计学和心理测量学比较

混合型FND组与健康对照组（HCs）及精神疾病对照组（PCs）在年龄和性别上没有差异。与HCs相比，混合型FND组在所有心理测量量表上的得分均更高；与PCs相比，混合型FND组在SDQ-20、PHQ-15和CTQ-abuse量表上的得分也更高，而在BDI-II、STAI-total、PCL-5、CTQ-neglect及SSRI/SNRI使用情况上没有差异（见表1和补充表4）。

组间梯度比较

图1展示了混合型FND组、健康对照组（HCs）和精神疾病对照组（PCs）的梯度图。所有参与者中，前三大梯度共同解释了rsFC组织变异的46.6%（每个梯度的解释方差见补充图1）。这些梯度与先前发表的梯度具有高度空间相似性（30,31；补充表3），其中梯度1（关联-感觉运动）区分了默认模式网络和外侧感觉网络

讨论

通过基于梯度的方法研究宏观脑功能组织，我们发现混合型FND组在所有三个梯度上均存在变化，其中一些变化与个体症状严重程度的差异相关。具体而言，梯度1显示感觉运动区域的连接性向“关联型”转变；梯度2显示视觉-躯体运动系统的区分度发生变化；梯度3表明rsFC模式中的功能分离减弱。

数据可用性

经当地伦理委员会批准后，符合条件的研究人员可获取用于研究结果的分析代码和去标识化数据。

利益冲突

D.L.P.因在FND领域的继续医学教育讲座获得了酬金；从Springer获得功能运动障碍教科书的版税，从Elsevier获得功能神经障碍教科书的酬金；同时担任《Brain and Behavior》、《Epilepsy & Behavior》、《The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences》和《Cognitive and Behavioral Neurology》的编委会成员（有报酬）；还获得了与本研究无关的Sidney R. Baer Jr.基金会的资助。

未引用的参考文献

41.; 42.; 43.; 44.; 45.; 46.; 47.; 57.; 41.; 42.; 43.; 44.; 45.; 46.; 47.; 57.

致谢

我们感谢所有研究参与者的贡献，包括FND患者。该手稿此前已作为预印本发布在medRxiv网站上。

资金支持

本项目得到了NIMH R01MH125802和K23MH111983项目的资助（资助人为D.L.P.），此外还获得了NIA K01AG084820项目以及阿尔茨海默病协会AARG-24-1309264项目的支持（资助人为Y.K.）。