基于大脑静息态功能磁共振成像的精神分裂症季节效应研究

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精神分裂症是一种复杂性的精神类疾病,多发病于青壮年,以行为、情感、思维等方面紊乱以及心理活动不协调、不连贯为显著特点。因为其复杂性,精神分裂症的发病机制、治疗及预防一直都是精神病学研究的中心课题。静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-f MRI)是探究精神分裂症病理学的有效手段。精神分裂症患者存在广泛的大脑结构和功能的连接异常,这些异常与患者的临床症状相关,也被认为是患者思维、情感和行为整合异常的病理基础,进一步导致精神分裂症的核心异常。有研究表明精神分裂症发病受季节影响,目前尚不清楚季节变化是否与异常的大脑功能以及精神分裂症的神经病理学有关。本文利用功能磁共振技术,以血氧代谢变异性(blood oxygen metabolism Variability,BOMV)表征大脑功能的动态性,探讨健康人大脑功能动态性的季节性变化和频率依赖性,以及精神分裂症患者大脑血氧水平依赖信号波动性异常的季节性变化。首先,利用磁共振技术,在夏季、冬季两次采集29名健康人头部磁共振数据,分析血氧代谢变异性在典型频段(0.01-0.08 Hz)的季节性变化,发现纹状体夏季BOMV显著高于冬季。然后进行频段细分,利用重复测量方差分析探究季节(夏季和冬季)和频段(慢-5频段:0.01-0.027 Hz和慢-4频段:0.027-0.073 Hz)对健康人大脑血氧代谢变异性的影响,发现在前额叶和壳核区域夏季大脑的BOMV显著高于冬季,在前额叶和楔前叶区域慢-5频段BOMV高于慢-4频段,皮层下区域的BOMV则相反。此外,夏季和冬季慢-5频段前额叶BOMV高于慢-4频段,而右侧壳核BOMV慢-5频段低于慢-4频段,并且,前额叶以及右侧壳核BOMV慢-5频段特异性地夏季高于冬季。本研究表明健康人的血氧代谢变异性的确存在年节律波动,纹状体区域夏季比冬季BOLD信号波动性更强,大脑动态功能在皮层下区域高频信号占优势,而皮层区域则以低频信号为主,冬季纹状体多巴胺能系统活跃程度下调可能源自动态功能特征中低频信号的降低。更进一步地,我们纳入51名精神分裂症被试和72名健康被试,其中春夏季节精神分裂症被试32人,秋冬季节精神分裂症被试19人,春夏季节健康被试27人,秋冬季节健康被试45人,利用磁共振技术探究精神分裂症患者血氧代谢变异性的异常以及季节性变化。通过对不同季节精神分裂症患者和健康人BOMV的研究,我们发现精神分裂症患者与健康人相比,初级感觉运动和视觉网络中的BOMV更低,尾状核和丘脑的BOMV更高;春夏季节的所有被试的右侧壳核的BOMV比秋冬季节更高。另外,我们发现BOMV在左侧海马、右侧壳核、右侧丘脑、右侧苍白球区域存在显著的季节和组别的交互效应,具体表现为:在秋冬季节,精神分裂症患者比健康人左侧海马、右侧苍白球、右侧丘脑和右侧壳核BOMV增加;而在春夏季节,精神分裂症患者比健康人右侧丘脑和右侧壳核的BOMV降低。功能-功能耦合性研究发现,在秋冬季节,精神分裂症患者比健康人海马-苍白球之间BOMV的相关性降低。功能-结构耦合性研究发现,在春夏季节,精神分裂症患者海马BOMV与体积的相关性降低。另外,春夏季精神分裂症患者右侧丘脑的BOMV与阳性和阴性症状量表(Positive And Negative Syndrome Scale,PANSS)中阳性症状得分呈显著负相关。这些结果表明不论是在健康人中,还是在精神分裂症患者中,多巴胺与生物节律之间的确存在相互作用,精神分裂症患者纹状体功能的季节性变化可能与多巴胺能系统功能的改变有关,而这些季节特异性的改变很可能是精神分裂症病理功能发生改变的驱动因素。
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