血管风险因素对人脑白质网络拓扑结构的影响
Effects of Vascular Risk Factors on the White Matter Network Architecture of the Brain
陈豪杰1,2,3 • 黄伟杰1,2,3,4 • 董心怡1,2,3 • 冯国政1,2,3 • 刘祯钊1,2,3 • 汪逸辰1,2,3 • 彭俊杰5 • 代政嘉6 • 舒妮1,2,3
1北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室，北京 100875，中国
2北京师范大学老年脑健康研究中心，北京 100875，中国
3北京师范大学神经影像大数据与人脑连接组学北京市重点实验室，北京 100875，中国
4北京师范大学系统科学学院，北京 100875，中国
5清华大学生命科学学院，北京 100084，中国
6中山大学心理学系，广州 510275，中国
第一作者：陈豪杰、黄伟杰
通讯作者：舒妮
血管风险因素（VRFs）通常包括不良生活习惯和血管疾病，既往研究表明VRFs影响大脑结构和功能，并且有效管理VRFs有利于中老年人的认知健康和降低痴呆风险。此外，“人脑连接组”（Human brain connectome）研究提示VRFs可能引发脑白质连接中断，进一步导致认知障碍。探明VRFs对白质网络拓扑结构的影响，对于理解血管性痴呆的机制、开发痴呆预防策略至关重要。
基于英国生物银行（UK Biobank）的17,954名认知正常个体，本研究分析了常见VRF对白质网络拓扑效率（整合与分化）的影响。研究人员发现在所有VRFs中，糖尿病、高血压和过度饮酒对网络拓扑整合效率影响最大，尤其是下顶叶小叶、下额回和前额皮质（PFDR < 0.05，图1）。此外，研究人员发现较高的综合血管风险（CVR）与网络拓扑效率受损显著相关（PFDR < 0.05），主要集中在双侧下顶叶皮质及左侧颞叶和额叶。值得注意的是，VRF对脑网络的效应与性别相关。总体来看，男性的网络拓扑效率对VRF的敏感度比女性更高；而肥胖对女性的影响更强，尤其是在丘脑、纹状体、杏仁核、左枕叶和左颞顶区（图1B）。
结构方程模型揭示VRFs通过网络拓扑效率对认知表现的直接和间接影响，并且相关路径表现出性别差异：“VRF-白质高信号-网络”的中介效应在女性中更为显著（图2B和2D），而男性显示出VRF对网络的更大的直接影响。此外，CVR与处理速度（β = 0.046，P = 5.18E-4）、工作记忆（β = -0.031，P = 0.027）和视觉空间记忆（β = -0.052，P = 5.43E-5）表现出显著关联。这与认知模块的拓扑结构受到VRF影响模式一致：糖尿病、高血压和过度饮酒与感觉运动、注意、默认模式和额顶网络的模块效率显著相关；此外，除了边缘系统外，CVR在所有功能模块中均显示显著影响（Bonferroni P < 0.05）。
本研究表明，高血压、糖尿病和过度饮酒是影响网络拓扑结构的主要因素；血管风险升高与白质网络拓扑和认知功能受损相关，特别影响处理速度和工作记忆。这些效应在性别之间显示出潜在差异。本研究提示了VRFs与白质网络结构之间的关系，为制定个性化痴呆前干预策略提供了参考。
图1 单一血管风险因素（VRGF）对全脑（A）和节点（B）网络结构的影响。
图2 对女性（A, C）和男性（B, D）的结构方程模型分析
关键词：风险因素；糖尿病；高血压；认知老化；结构脑网络；图论；UK Biobank
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https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-024-01274-3
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