综述：前额叶-海马功能连接在精神分裂症相关认知功能障碍中的作用以及丘脑腹侧中线的参与：体内和计算机模拟证据

《Frontiers in Neuroscience》：The role of prefrontal-hippocampal functional connectivity in schizophrenia-related cognitive dysfunction and the thalamic ventral midline involvement: in vivo and silico evidence

精神分裂症（SCZ）的认知缺陷与PFC-HPC功能连接异常相关，通过动物模型和计算模拟发现早期发育异常（如MK801诱导的NMDAR功能障碍）和神经振荡（θ、γ、β波段）失调影响PFC-HPC协调，中间结构如nRE可能通过CaV3.2钙通道调控同步性，提出E/I失衡假说及动态连接模式预测治疗反应。

　　精神分裂症（SCZ）是一种复杂的心理疾病，影响着个体对现实的认知、情绪调节和行为模式。其症状通常被分为正性症状和负性症状，正性症状包括幻觉、妄想和思维混乱，而负性症状则表现为社交退缩、情绪表达减少和兴趣丧失。此外，SCZ还伴随认知功能的损害，尤其是在执行功能方面，如工作记忆、决策能力和认知灵活性的下降。这些认知缺陷不仅影响日常生活，还可能导致严重的社会和职业功能障碍。值得注意的是，这些认知问题通常在治疗后仍然存在，说明其可能是疾病的核心机制之一。

研究表明，这些高级认知能力的损害可能源于大脑中某些关键区域，如前额叶皮层（PFC）和海马体（HPC）之间的“跨区域交流”受到破坏。PFC主要负责执行控制、决策、工作记忆和认知灵活性，而HPC则在记忆形成和检索、空间导航、情绪调节和情境处理中发挥关键作用。PFC和HPC之间的功能连接异常可能破坏神经网络的协调性，导致信息处理的障碍，从而引发认知功能的下降。此外，其他中间结构，如丘脑的核团，尤其是核下中线（nRE），也被认为在这些区域之间的信息传递中起着桥梁作用。

近年来，研究发现SCZ相关的认知缺陷可能不仅仅局限于单一脑区的损伤，而是与多个神经网络的协调性下降有关。例如，静息状态下的默认模式网络（DMN）、前额顶叶网络（FPN）和中央执行网络（CEN）的异常功能连接与SCZ的临床症状密切相关。同时，任务状态下的神经活动也显示出不同的模式，如视觉网络和运动网络的异常连接与社交认知缺陷相关。这些发现表明，SCZ的认知障碍可能源于网络层面的失衡，而非单一脑区的病理改变。

为了更深入地理解PFC-HPC之间的功能连接，研究人员利用了多种方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）。fMRI能够显示PFC和HPC之间的功能连接模式，特别是在任务执行期间的动态变化。例如，研究发现SCZ患者在执行工作记忆任务时，PFC和HPC之间的连接减弱，而默认模式网络则出现过度激活。这种异常的连接模式可能与信息处理能力下降有关，进而影响认知灵活性和决策能力。

EEG则提供了关于脑区电活动的时间分辨率，显示出不同频率波段与特定认知和情绪过程之间的关系。例如，θ波和γ波与记忆编码和检索相关，而β波则与决策过程有关。在SCZ患者中，这些波段的同步性可能受到影响，导致信息整合和传输的障碍。此外，研究发现SCZ患者在某些脑区的β波功率增加，与工作记忆表现较差相关，进一步支持了功能连接异常与认知功能下降之间的联系。

动物模型在研究SCZ的神经机制方面起到了重要作用。例如，通过母体免疫激活（MIA）模型，研究人员发现早期的免疫挑战可能干扰PFC和HPC之间的振荡协调，导致记忆和认知功能的紊乱。此外，基因模型，如Kv3.1和Kv3.3钾通道的缺失，显示了这些通道在维持高频率放电和γ振荡中的关键作用。这些模型不仅帮助揭示了SCZ的发育起源，还提供了对神经网络失衡的深入理解。

在SCZ中，PFC和HPC之间的功能连接破坏可能与兴奋/抑制（E/I）失衡有关。这种失衡可能影响神经元的活动模式，导致信息处理的紊乱。例如，PV阳性中间神经元的活动减少，而兴奋性神经元的活动增加，可能引发异常的同步性，从而影响认知功能。同时，研究还指出，丘脑的核下中线（nRE）在PFC和HPC之间的交流中起着关键作用，其钙信号传导可能通过CaV3.2通道调节这些区域的同步活动。

通过结合这些研究，科学家们提出了几个可验证的假设，如CaV3.2通道在nRE中的作用、PV神经元功能障碍如何解释认知异质性，以及动态功能连接如何预测治疗反应。这些假设不仅有助于理解SCZ的神经机制，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。此外，这些研究还强调了在SCZ中，功能连接的动态变化可能比静态连接更能反映疾病的进展和治疗效果。

尽管这些研究提供了重要的见解，但它们也存在一定的局限性。例如，功能连接的测量可能受到多种因素的影响，如药物效应和运动伪影。此外，将动物模型的研究结果转化为人类临床应用时，仍需进一步验证。因此，未来的研究需要更加系统地整合动物模型、计算模型和临床数据，以更全面地理解SCZ的神经机制，并开发更有效的治疗手段。

总之，SCZ的认知功能障碍可能源于PFC和HPC之间的功能连接异常，以及相关的中间结构如nRE的调节失衡。通过多学科的研究方法，包括功能性磁共振成像、脑电图和计算模型，科学家们正在逐步揭示这些机制，并为未来的治疗策略提供新的思路。这些研究不仅有助于理解SCZ的病理生理学，还可能为其他精神疾病的治疗提供借鉴。