精神分裂症患者缰核的多模态磁共振成像研究

发布时间：2020-03-18 03:27

【摘要】：精神分裂症(Schizophrenia,SC)是临床常见的病因复杂、临床表现具有异质性的慢性致残性精神疾病。主要表现为思维、情感和行为异常,精神活动与环境不协调,会严重影响正常生活,并为社会带来极大的负担。脑萎缩和白质损伤等大脑结构异常是精神分裂症患者临床出现认知障碍和情感调控异常的病理生理学基础。神经元丢失/突触减少,白质脱髓鞘和轴突损伤是其主要的神经病理学基础。目前,在临床开展的精神分裂症相关工作中始终处于现象学诊断和对症治疗的窘境,病人往往面临反复发病无法根治的局面,寻找有效的生物学标记物用于诊断或指导治疗具有极其重要的意义。神经影像学是一种在体研究重要且可行的方法,为精神分裂症患者的临床研究和实验动物的基础研究架起“桥梁”。神经影像学能够提供高分辨率的结构成像、血氧水平依赖的功能磁共振成像以及显示纤维信息的弥散张量成像等多种参数、多模态的数据信息,让我们有可能进一步尝试将动物模型研究得到的病理学改变转化为临床诊断指标,将临床信息与大脑结构的病理变化建立相关性。缰核(Habenula,Hb)作为多巴胺奖赏环路中的重要节点及其在精神疾病中的作用,以及其调控多巴胺和5-羟色胺的生物学功能,近年来引起学术界的广泛关注。在研究领域缰核逐渐脱颖而出成为精神疾病研究领域的新热点。2018年缰核抑郁症研究论文被发表在《Nature》期刊被视为精神疾病研究中的重大突破[1,2]。在精神分裂症方面,很多动物研究发现缰核的功能紊乱与精神分裂症也有着密切的关系,但是精神分裂症患者的在体研究少有报道。本研究旨在通过对精神分裂症患者缰核的多模态磁共振功能成像研究,全面地探讨缰核在精神分裂症病理生理学改变中发挥的作用,从脑结构和功能的角度寻找疾病的生物学标记,为精神分裂症的临床诊断及病情评估提供线索和依据。主要研究内容:(1)采用高分辨率结构像的影像学方法,从形态学的角度,观察精神分裂症患者缰核的体积变化;(2)采用功能成像的影像学方法,基于连接异常假说,通过静息态功能连接分析精神分裂症患者和健康对照的缰核的全脑功能连接变化。基于缰核在奖赏环路中的重要作用,通过任务态脑功能观察缰核的激活情况;(3)采用弥散张量成像的影像学方法,观察精神分裂症患者缰核纤维成分的变化,并探讨缰核变化与临床信息的相关性。主要研究结果:(1)结构像磁共振成像研究显示,与健康对照组相比,精神分裂症组左右侧缰核体积存在相同的偏侧化现象;精神分裂症组的缰核绝对体积减小,但经过控制个人颅内总体积后的相对体积无明显变化。(2)静息态脑功能磁共振成像研究显示缰核-全脑功能连接,与健康对照组相比,精神分裂症组左侧缰核与左侧内侧前额叶皮质、左侧舌回、右侧额下回功能连接明显增强,右侧缰核与左侧内侧前额叶皮质功能连接明显增强;探索性皮层下脑区与缰核功能连接组间比较研究显示精神分裂症组右侧缰核与左侧尾状核、左侧壳核、左侧腹侧纹状体功能连接增强;其中精神分裂症组的右侧缰核与左侧内侧前额叶皮质功能连接与BPRS评分呈正相关。(3)任务态脑功能磁共振成像研究显示正常人在回答错误被给予错误反馈时,右侧缰核的活动增加,而精神分裂症患者缰核脑区并未被激活;提取右侧缰核感兴趣区的BOLD时间序列显示,精神分裂症患者对于负性反馈的血流动力学活性变化较正常人程度减低,其中右侧缰核的活性与PANSS阴性量表、一般病理量表及总分水平具有高度的相关性。(4)弥散张量磁共振成像研究显示与健康对照组相比,精神分裂症组左、右侧缰核的FA值虽然略有降低,但无统计学意义;其中,右侧缰核纤维成像的FA值与精神分裂症的病程具有弱相关性。综上所述,本研究采用结构、功能及纤维多模态磁共振成像的方法,从形态到功能,从宏观到微观,无创在体地对精神分裂症患者的缰核进行了全面的探索。将其与健康对照从多角度进行了磁共振成像上的差异性分析,并利用精神病学中关于精神分裂症诊断的临床评定量表验证了相关指标的临床可用性,得出缰核在精神分裂症病理生理过程中的自身变化规律:疾病状态下缰核的脑功能障碍可能早于脑组织结构的变化,在负性反馈刺激下缰核的功能活性会降低。左、右侧缰核的功能具有偏侧化,其中右侧缰核在精神分裂症患者病理生理改变中可能发挥更重要的作用,与疾病的严重程度和病程有着不同程度的相关性。作为一个解剖位置重要的脑内结构,缰核具有成为精神分裂症辅助临床诊断的生物学标记物的潜能,并且可作为药物疗效评估的靶点。创新点:(1)利用临床神经影像学的先进技术和数据处理方法,将缰核引入精神分裂症患者病理生理改变的在体研究中,推进疾病动物实验基础研究向临床转化。(2)利用多模态的磁共振数据分析,对缰核在精神分裂症中的变化进行了全面地阐述,为临床诊断和治疗评价开启了新的思路。
【图文】：

缰核,位置

9图2.1 缰核的解剖位置[50]。Fig 2.1 Anatomic position of habenula[50].2.2.2 缰核的纤维联系缰核组织学上被分为内侧缰核（medial habenula，MHb）和外侧缰核（lateralhabenula，LHb）。MHb 通过髓纹与边缘额叶相连，主要接收来自膈等的多个核团，投射至中脑脚间核。LHb 通过后屈束与脑干相连，接收前额叶皮质、基底节和边缘系统的传入纤维，投射至腹侧被盖（ventral，VTA）和黑质（snige，SN）的多巴胺能神经元及中缝核的 5-羟色胺神经元[51, 52]。LHb 和 MHb 因细胞成分不同

路径图,缰核,纤维,路径

图 2.2 缰核的纤维传入和传出路径[56]Fig 2.2 The afferent and efferent fibers path of habenular[56]. 缰核与精神分裂症的研究进展在精神分裂症患者中，，背侧间脑传导系统的活动受损与认知功能受损有关，侧间脑系统中的重要节点。缰核介导了边缘前脑富含多巴胺的脑区和中脑结胺能神经元间负性反馈信息的传递，因此可以产生自我奖赏效应。缰核也是能够同时整合额叶-边缘系统-基底节环路的信息并调节腹侧中脑多巴胺能及神经元活动的少有结构之一，被认为可能在情感性精神障碍的病理生理过程作用[57]。研究发现缰核对于 SN 和 VTA 的 DA 神经元具有强大的抑制作用，LHb 损毁脑区的 DA 神经元活性增加，进而 DA 含量明显升高。动物实验 LHb 损毁后认知能力和社会行为活动降低与精神分裂症出现的症状极为相似[58]。Hb 损毁
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.2;R749.3

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