颅脑损伤后神经网络中心分离导致认知障碍
【Ref: Fagerholm ED, et al.Brain. 2015 Jun;138(Pt 6):1696-709. doi: 10.1093/brain/awv075. Epub 2015 Mar 25.】
颅脑创伤的神经轴索损伤可以中断支持认知功能的大脑网络结构的连接。损伤的程度可通过反映大脑网状结构和功能的拓扑特征参数来评估。英国哈默史密斯医院的Fagerholm等研究测试拓扑特征参数，预测创伤性轴索损伤与认知障碍的相关性。结果发表于2015年3月的《Brain》在线上。
该研究对52例颅脑损伤患者，采用MRI扩散张量成像技术测定大脑白质和165个灰质区之间的功能网络结构连接，进行全方位的拓扑指标参数计算。并设25例与年龄匹配的健康对照组。该技术通过连接矩阵和向量机训练来选择计算拓扑特征参数的指标，用于评估纤维束中心的损伤，达到预测脑损伤的存在。在纳入的研究对象中，发现21例创伤性轴索损伤患者脑内有微出血迹象。同时，采用正则化法和变量法选择弹性网络预测患者处理信息速度、执行功能和联想记忆行为。微出血组的拓扑特征参数确定93.4%的患者有颅脑外伤史。拓扑特征参数与认知表现显著相关，包括处理信息速度（R2=0.64），执行功能（R2=0.56）和联想记忆（R2=0.25）。这些数据也可应用于评估脑内无微出血的患者。在神经网络中，最重要的拓扑特征参数是中介中心和特征向量中心（图1）；它们通过节点连接，居于主导地位。在颅脑创伤患者的神经网络中心中，中介中心和特征向量中心节点数量减少。而减少最明显的脑内结构包括在认知功能中起重要作用的扣带回皮质和尾状核。
对中介中心和特征向量中心的研究结果表明，颅脑损伤后的认知障碍源于创伤性轴索损伤导致的神经网络中心分离。
图1. 中介中心性和特征向量中心示意图。A.中介中心是高级连接中心（红色节点），其节点数量增加或减少取决于周围网络断开模式。B.中介中心值的计算方法。C.中介中心脑区的前10%对患者起控制作用，叠加在标准MNI 152T1图上。D.特征向量中心是进行高级节点之间的连接，自身也是节点的高度连接；如果临近的节点与其周围的节点失去连接，特征向量中心的红色节点减少；如果中心节点失去与周围节点的连接，特征向量中心的红色节点不受影响。
进一步研究显示，颅脑损伤组大多数白质的各向异性值显著降低。通过逐步取消拓扑特征参数确定的一个个最佳组合，判断得93.4%的患者经受过颅脑创伤。
该研究指出，拓扑特征参数组合能阐释三个认知领域的大量个体差异，表明拓扑特征参数描述的大脑结构连接中断、神经网络中心分离是颅脑损伤引起认知障碍的潜在原因。
（新乡医学院李信晓编译，复旦大学附属华山医院丁兴华副教授审校，《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）
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