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为探究中风与神经递质系统关系，研究人员绘制神经递质白质图谱，发现独特神经化学模式，助力中风治疗。
在神经系统的研究历程中，神经递质的发现无疑是一座重要的里程碑。1921 年，奥托?勒维（Otto Loewi）通过青蛙心脏实验，开启了人们对神经化学传递的认知大门，后续研究不断深入，逐步揭示了神经递质在大脑复杂功能和病理过程中的关键作用。中风，作为一种常见且危害极大的脑部疾病，常常引发一系列认知和行为障碍，严重影响患者的生活质量。据统计，全球范围内中风的发病率呈上升趋势，给社会和家庭带来了沉重的负担。长期以来，科学界一直试图弄清楚神经递质系统受损与中风引发的认知障碍之间究竟存在着怎样的联系，若能破解这一谜题，将为中风的病理生理学研究和治疗开辟新的道路。然而，在体内对神经递质回路进行精确映射困难重重，这一难题如同巨石一般，阻碍了相关研究的进展。
在此背景下，来自葡萄牙里斯本大学医学院、法国波尔多大学等多个机构的研究人员，为了攻克这一难题，开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种将中风病变绘制到神经递质回路上的方法，并构建了神经递质白质图谱。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为中风的研究和治疗带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时，用到了几个主要关键的技术方法。首先，利用 Functionnectome 方法，将灰质中的值基于加权连接概率投影到白质体素上，从而创建神经递质白质图谱。其次，通过分析两个大型中风患者样本，包括来自伦敦大学学院医院急性中风服务中心的 1333 例急性缺血性中风病变（训练集），以及来自华盛顿大学医学院的 119 例急性缺血性和 24 例急性出血性中风病变（验证集），对模型进行训练和测试。此外，运用聚类分析方法，如霍普金斯检验（Hopkins test）、肘部方法（elbow method）和无监督 k 均值聚类算法，来分析中风病变的神经递质特征聚类情况。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 白质神经递质投影图谱：从 1200 名健康个体的正电子发射断层扫描（PET）中获取乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素和血清素受体及转运体的标准位置密度图。利用 Functionnectome 工具，基于 100 名人类连接组计划（Human Connectome Project）参与者的全脑 7T 确定性纤维束成像作为解剖先验，将受体和转运体映射到白质上。结果显示，神经递质系统的白质投影在脑叶分布上具有多样性，且多数投影图谱存在不对称性。
- 突触前和突触后比率：计算了每个受体的突触前比率和每个转运体的突触后比率，以量化突触前和突触后损伤的相对程度。对两组中风病变进行分析后发现，这些比率具有较高的聚类趋势，通过肘部方法确定最佳聚类数为 8。
- 神经化学簇的行为和运动特征：在验证集中分析神经化学簇在行为和运动测量方面的差异，结果发现在视觉空间注意力和运动功能领域，不同神经化学簇之间存在显著差异。然而，通过统一流形近似和投影（UMAP）分析及密度峰值聚类算法（HDBSCAN）评估发现，神经化学簇与行为和运动簇之间的匹配度较低。
- 神经化学簇的解剖模式：分析神经化学簇与病变解剖模式的关联，发现不同神经化学簇与特定的病变位置和结构断开模式相关。例如，簇 1 患者在左枕颞顶叶区域病变概率较高，簇 2 患者在左脑桥和右内侧丘脑病变概率较高等。
- 突触比率分析的验证：通过系统搜索报告对神经递质调节药物临床反应且有病变地形图像的中风病例，对突触前和突触后比率分析进行验证。结果显示，该方法预测药物反应的准确率为 77%，敏感性为 75%，特异性为 83%，且预测结果与观察到的临床反应之间存在显著关联。
在研究结论和讨论部分，研究人员创建的神经递质系统白质图谱及分析方法，揭示了中风病变存在具有独特突触前和突触后神经递质损伤特征的不同簇，以及这些簇与行为和解剖特征的关联，这对于理解中风后神经递质破坏与结局之间的复杂关系具有重要意义。该研究成果与现有的组织化学知识相契合，进一步支持了研究方法的有效性。此外，该工具能够区分病变对神经递质回路的突触前和突触后影响，为临床干预提供了重要依据，有助于开发更具针对性和有效性的中风及其他局灶性脑损伤治疗方法。不过，研究也存在一定的局限性，如研究的神经递质范围有限、未深入探讨微电路和神经胶质相互作用、模型基于结构损伤可能无法完全解释电路功能失衡等。尽管如此，这项研究为中风的神经化学机制研究提供了新的视角，为未来的研究和治疗方向奠定了坚实的基础，有望推动中风康复策略的改进，提高患者的预后水平。
