早期精神病语言通路白质微结构改变与语义认知控制缺陷的关联研究

《Schizophrenia》：Altered white matter microstructure of language pathways and semantic cognition deficiencies in early psychosis

本研究针对早期精神病语义语言功能障碍的神经基础这一未解问题，通过精细的DTI手动纤维束追踪技术，揭示了患者语义控制（而非语义表征）功能特异性受损，并发现左侧弓状束分数各向异性与语义控制性能负相关，挑战了语义处理仅由腹侧通路介导的传统观点，为理解精神病谱系语言障碍的神经机制提供了新视角。

　　

语言功能障碍是精神分裂症谱系障碍的核心特征之一，尤其常见于疾病早期阶段。患者往往表现出思维形式障碍和语义处理异常，如答非所问、联想松散等临床症状。尽管这些现象已被广泛观察，但其背后的大脑结构基础，特别是白质通路的改变机制，仍不甚清晰。更关键的是，语义认知本身包含两个相对独立又相互协作的维度：语义表征（Semantic Representation），即个体对词语和概念含义的长期知识存储；以及语义控制（Semantic Control），即根据情境需求，自上而下地检索、选择并整合相关语义信息，同时抑制无关联想的认知过程。传统上，语义处理被认为主要由腹侧语言流（包括下额枕束IFOF、下纵束ILF和钩束UF）负责，但近年研究提示背侧流（尤其是弓状束AF）也可能参与其中。在早期精神病中，究竟是语义知识的存储本身出了问题，还是对知识的灵活运用能力受损，这一问题尚存争议，而厘清这一点对于揭示疾病本质和开发针对性干预措施至关重要。

为解决上述问题，由Werner Surbeck和Wolfgang Omlor共同领导的研究团队开展了一项名为VELAS的研究，纳入了120名受试者，包括40名早期精神病患者、40名高分裂型特质个体和40名低分裂型特质个体作为对照。研究采用扩散张量成像（DTI）并结合精细的手动纤维束追踪（Manual Tractography）技术，精准描绘了背侧和腹侧语言通路的结构完整性，同时通过一系列行为学任务分离评估了语义表征和语义控制功能。研究成果发表在《Schizophrenia》期刊上。

研究团队运用了几个关键技术方法：首先，通过基于牛津-利物浦生活体验量表（O-LIFE）和多维分裂型特质量表（MSS）的模型聚类，精确筛选并匹配了具有高、低分裂型特质的非临床对照人群。其次，所有参与者完成了旨在分离语义表征（采用多选词汇测试MWT-B）和语义控制（采用类别词语流畅性任务和骆驼与仙人掌测试CCT）的行为学评估，并在测试中控制了注意力、处理速度和执行功能等混杂因素。影像学方面，研究在3.0T磁共振扫描仪上采集了高分辨率结构像和扩散加权成像数据，随后使用ExploreDTI软件进行预处理和确定性全脑纤维束追踪。最关键的一步是研究者对双侧弓状束（AF）、下额枕束（IFOF）、钩束（UF）、下纵束（ILF）以及作为对照的皮质脊髓束（CST）进行了精细的手动纤维束追踪，通过放置特定的感兴趣区（ROI）和回避区，准确分离出目标纤维束，并从中提取分数各向异性（FA）、平均扩散率（MD）等微观结构指标。统计分析则采用了多种回归模型，以探究组间差异以及白质指标与行为学表现之间的关联。

群体间语义处理的比较

行为学结果显示，早期精神病患者在DO80图片命名任务中产生的语义性错语和音位性错语均显著多于两个分裂型特质对照组。然而，在反映语义表征能力的MWT-B测试中，三组之间未见显著差异。

与之形成鲜明对比的是，在评估语义控制的任务中，早期精神病患者表现出明显缺陷：在类别词语流畅性任务（衣物和食物类别）中，患者在一分钟内说出的正确词数显著少于对照组；在骆驼与仙人掌测试（CCT）中，患者的反应潜伏期也显著长于对照组，尤其是与低分裂型特质组相比。这些结果表明，早期精神病的核心语义缺陷在于语义控制过程，而非语义表征知识库本身。

群体间白质纤维通路的比较

通过手动纤维束追踪重建的关键语言通路如图所示。

DTI分析发现，在腹侧语言流方面，早期精神病患者左侧IFOF和左侧UF的平均扩散率（MD）显著低于分裂型特质对照组。对于左侧UF，早期精神病组与高分裂型特质组之间的差异显著大于其与低分裂型特质组之间的差异。在背侧流的弓状束（AF）本身，未发现显著的组间差异，但UF与AF之间的平均扩散率存在显著差异。作为对照的皮质脊髓束（CST）则未显示组间差异。

纤维束微观结构与语义处理损伤的关联

分析白质微观结构与语义处理能力的关系发现，无论是患者组还是对照组，所考察纤维束的扩散指标（FA和MD）与语义表征测量值之间均无显著相关性。然而，在早期精神病患者组中，发现了非常有趣的现象：左侧弓状束（AF）的分数各向异性（FA）与词语流畅性（衣物和动物类别命名）呈负相关。

即左侧AF的FA值越低，患者在某些语义控制任务中的表现反而“相对较好”（说出的词数更多）。这种负相关在IFOF、UF或ILF中均未发现。统计比较进一步证实，AF与ILF在关联强度上存在显著差异。

本研究通过精细分离语义认知的不同成分并将其与特定的白质通路相关联，为理解早期精神病的语言障碍提供了新的重要见解。结论部分指出，语义控制功能缺损是早期精神病的一个核心行为缺陷，而背侧语言流的关键通路——左侧弓状束（AF）的微观结构改变（表现为FA与语义控制任务的负相关）可能参与了这一病理过程。这一发现扩展了传统上认为语义处理主要由腹侧流介导的观点，提示在精神病背景下，背侧和腹侧流在语义语言处理中可能存在更为整合的交互作用。讨论中，研究者对早期精神病患者腹侧通路（IFOF和UF）平均扩散率（MD）降低这一与部分既往研究相反的发现进行了解释，认为这可能反映了疾病早期阶段代偿性神经发育机制导致的纤维密度增加或轴突完整性增强，而随着疾病慢性化，兴奋性毒性过程可能导致纤维密度下降和MD升高，强调了精神病异质性及考虑疾病阶段的重要性。左侧AF-FA与语义控制的负相关则被解释为较低的AF结构完整性可能在一定程度上缓解了早期精神病中AF的异常调控，这与近期频谱动态因果模型（Spectral DCM）研究提示的早期精神病存在额颞叶对语义激活和情境处理的异常调控相一致。该研究也存在一些局限性，如横断面设计无法确定因果和演变轨迹，行为学任务并非过程纯净（Process-pure）的测量工具等。未来研究可结合功能磁共振成像（fMRI）等多模态手段，进一步探索这些通路在功能与结构上的动态相互作用，并追踪白质变化在不同精神病阶段的时间动力学特征。总之，这项研究深化了对精神病语义障碍神经基础的认识，为未来开发针对语义控制功能的干预策略提供了潜在的生物学靶点。