Brain:脑小血管疾病中认知、冷漠和步态的中皮层通路损伤

文摘   2024-11-01 17:43   上海  

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文献导读

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本研究探讨了脑小血管疾病(SVD)中认知障碍、冷漠和步态功能障碍之间的相互关系,以及这些临床特征与中皮层通路损伤的潜在联系。研究发现,这些症状之间存在强烈的相互关联,并且中皮层通路的损伤可能是这些症状共同的神经基础。研究使用了先进的神经影像技术,量化了腹侧被盖区(VTA)与前额叶皮层、前扣带皮层和伏隔核之间的五个通路的损伤,并发现这些通路的损伤与认知、冷漠和步态功能临床测量相关。


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主要研究方法

研究采用横断面研究设计,纳入了213名SVD患者,进行了MRI和全面的神经行为评估。评估包括处理速度、执行功能、记忆、冷漠(基于冷漠评估量表)和步态功能(基于起坐行走测试的时间和步数)。使用扩散加权成像重建了连接VTA和多个前额叶皮层区域的五个通路,并利用自由水(FW)和FW校正的平均扩散系数指标量化了这些通路的损伤。此外,通过主成分分析(PCA)探索了六个临床测量之间的相互关联,并识别了它们的共同成分。


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研究意义

这项研究的意义在于,它不仅揭示了SVD中认知障碍、冷漠和步态功能障碍之间的内在联系,而且还提供了这些症状可能共享的神经生物学基础。这些发现有助于深入理解SVD的主要临床特征背后的机制,并可能为SVD的新管理策略和干预措施提供信息,从而改善患者的临床治疗效果和生活质量。


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创新点

本研究的创新之处在于,它是首次将SVD患者的认知障碍、冷漠和步态功能障碍这三个临床特征与中皮层和中皮层-边缘通路的损伤联系起来。此外,研究采用了先进的神经影像技术来量化这些通路的损伤,并通过PCA方法识别了这些临床特征的共同神经基础。这种方法论的创新为未来SVD的研究提供了新的视角,并可能引导未来的研究方向,特别是在探索SVD的神经生物学机制和开发针对性治疗策略方面。



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文献精读


脑小血管疾病(Cerebral Small Vessel Disease, SVD)是一种影响大脑小血管的复杂疾病,其MRI表现包括白质高信号(White Matter Hyperintensities, WMH)、腔隙性脑梗死(Lacunes)和脑微出血(Cerebral Microbleeds, CMBs)。SVD的主要神经行为症状包括认知障碍、冷漠和步态功能障碍。尽管这些症状常被单独研究,但它们之间的内在联系尚未充分探索。本研究旨在探讨这些临床特征之间的相互关系,并特别关注它们是否与SVD中中皮层和中皮层-边缘通路的损伤有关。


本研究是一项横断面研究,共纳入213名SVD患者,所有参与者均接受了MRI和全面的神经行为评估。评估内容包括处理速度、执行功能、记忆、冷漠(基于冷漠评估量表)和步态功能(基于起坐行走测试的时间和步数)。使用扩散加权成像(Diffusion Weighted Imaging, DWI)重建了连接腹侧被盖区(Ventral Tegmental Area, VTA)与背外侧前额叶皮层(Dorsolateral Prefrontal Cortex, dlPFC)、腹外侧前额叶皮层(Ventral Lateral Prefrontal Cortex, vlPFC)、内侧眶额叶皮层(Medial Orbitofrontal Cortex, mOFC)、前扣带皮层(Anterior Cingulate Cortex, ACC)和伏隔核(Nucleus Accumbens, NAc)的五个通路。这些通路的损伤通过自由水(Free Water, FW)和FW校正的平均扩散系数(Mean Diffusivity, MD)指标来量化。此外,通过主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)探索了六个临床测量之间的相互关联,并识别了它们的共同成分。


线性回归分析显示,中皮层通路中较高的FW值与认知、冷漠和步态功能的临床测量相关(所有P校正值<0.05)。PCA显示这些临床测量之间存在强烈的相互关联,并识别了一个共同成分,其中所有六个临床测量都有较高的负荷。较高的中皮层通路FW值与PCA衍生的共同成分相关(所有P校正值<0.05)。此外,VTA-ACC通路的FW值对PCA衍生的共同成分的贡献最大,超过了其他所有神经影像特征。


研究结果表明,SVD的三个临床特征(认知障碍、冷漠和步态功能障碍)之间存在强烈的相互关联,且中皮层通路的损伤可能是这三个特征共同的神经基础。这些发现推进了我们对SVD背后机制的理解,并有可能为SVD的新管理策略和干预措施提供信息。研究还发现,SVD的MRI标志物(即WMH体积、腔隙和CMBs的存在)与中皮层和中皮层-边缘通路中特定通路的FW值之间存在显著相关性,而与MD校正值的相关性则明显较弱。这表明FW测量可能比传统的扩散测量更能作为评估SVD进展和临床缺陷的指标。


此外,研究结果支持中皮层通路损伤作为SVD中认知障碍、冷漠和步态功能障碍共同神经基础的假设。这一发现与阿尔茨海默病和帕金森病等其他脑部疾病中中皮层和中皮层-边缘通路的关键区域(主要是VTA、NAc和PFC)发生的改变一致。这些改变包括体积损失、功能和结构连接的改变、前突触终端的多巴胺功能变化以及后突触多巴胺受体水平的变化,这些异常在不同程度上与阿尔茨海默病和帕金森病的认知功能、神经精神症状和运动症状相关。


中脑-皮质和中脑-边缘白质通路。(A) 腹侧被盖区(VTA)-背外侧前额叶皮质(dlPFC)束;(B) VTA-内侧眶额皮质(mOFC)束;(C) VTA-腹外侧前额叶皮质(vlPFC)束;(D) VTA-前扣带皮质(ACC)束;以及(E) VTA-伏隔核(NAc)束。中脑-皮质通路包括VTA-dlPFC、VTA-mOFC和VTA-vlPFC束;中脑-边缘通路指的是VTA-NAc束。



对平均自由水(FW)和FW校正后的平均弥散系数(MD)值的五个感兴趣束和白质参考区域、小血管病MRI标志物和脑萎缩之间的相互相关性分析。(A) FW校正后的平均弥散系数(MD-t)值的相关系数。(B) FW值的相关系数。白质高信号(WMH)和脑体积被标准化到颅内体积;方格内的所有数字代表相关系数(P校正<0.05),空白表示无统计学显著结果(P校正>0.05)。CMBs = 脑微出血。



本研究的结论是,SVD的三个神经行为症状(认知障碍、冷漠和步态功能障碍)强烈相关,且中皮层通路的损伤可能是这些三个临床特征共同的神经基础。这些发现增进了我们对SVD主要临床特征背后机制的理解,并可能为SVD的新管理策略和干预措施提供信息。


尽管本研究提供了有关SVD中皮层通路损伤与临床特征之间关系的重要见解,但也存在一些局限性。首先,由于MRI扫描仪的更换,研究仅限于横断面分析,无法确定观察到的中皮层和中皮层-边缘通路损伤与临床结果之间的时序和因果关系。其次,研究缺乏年龄匹配的健康对照组,无法区分SVD特有的变化与正常老化和共存的神经退行性病变的影响。此外,中皮层和中皮层-边缘通路的识别仅基于扩散成像,可能涉及除多巴胺以外的其他神经递质系统。未来的研究应包括健康对照组,并使用多巴胺特异性PET成像来验证本研究的发现。此外,未来的研究还应探讨胆碱能通路或丘脑-皮层投射等其他通路是否也构成了SVD三个临床特征的共同神经基础。




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