差生逆袭成学霸，这怎么可能？医生说这是双相情感障碍，赶紧吃药，那么产生BD的脑机制是什么呢？
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双相障碍（Bipolar Disorder，BD）是一种具有遗传性的精神疾病。
以往影像研究多着重探索BD及其风险人群有关的大脑功能网络失连接特征，对BD风险人群大脑功能网络的自适应性变化研究十分缺乏。未发病的BD风险人群的某些异常大脑功能网络连接特性可能是一种自适应性变化，这种变化有利于疾病的避免或延缓。因而寻找这种脑功能网络连接特性十分必要。
一项在线发表在国际顶级精神病学杂志《American Journal of Psychiatry》上的研究，采用BD患者、BD患者的健康兄弟姐妹和健康对照的影像数据，从全局水平、模块水平和节点水平系统分析了三组被试脑功能网络属性的异同，发现BD患者的健康兄弟姐妹组被试大脑默认网络的整合能力增强，这可能是其自适应性的关键标志。
研究方法
1.被试
183名被试，包括78名BD患者，64名BD患者的健康兄弟姐妹和41名健康对照。
2.功能网络的构建
（1）采集每名被试的静息态功能磁共振影像数据；
（2）根据Crossley NA et al. (2013) Proc Natl Acad Sci USA 110(38):15502 将大脑划分为638个区域，去除18个信号缺失脑区，最终得到620个脑区；
（3）计算620个脑区时间序列的Pearson相关，构建功能连接矩阵。
3. 脑网络属性
全局属性：全局效率（Eg）和最短路径长度（Lp），衡量网络的整合属性；集聚系数（Cp），衡量网络的分离属性；小世界属性（S），衡量网络在分离与整合能力之间的平衡属性；网络鲁棒性，即随机和目标攻击下大脑网络效率的变化。
模块属性：使用Louvain-like局部贪婪算法对每名被试的大脑网络进行模块划分，得到模块数目（Number），最大模块包含的节点数目（Size）和相似系数（Z-score，衡量被试的模块划分与健康对照组水平的模块划分之间的相似性）。
节点属性：节点度，衡量网络节点与其它节点间连接的程度；参与系数，衡量网络节点参与模块间连接的程度。
4.统计分析方法
针对脑网络全局属性和模块属性，首先采用方差分析对三组被试进行组间差异分析，若存在显著组间差异，进行事后检验；
针对脑网络节点属性，使用独立样本t检验的方法进行组间两两差异性分析，再使用非参置换检验（置换次数5000次）方法对其差异性进行显著性检验，若两组之间发现显著差异，对其进行效应量大小（Cohen‘s d）的估计。
研究结果
1.脑网络全局属性的分析结果
三组被试的全局网络属性，包括Eg、Lp、Cp、S以及鲁棒性均无显著组间差异（图1）。
图1：三组被试全局网络属性的分析结果
2.脑网络模块属性的分析结果
基于健康对照组，获得4个组水平的代表性模块，分别是: 默认网络，执行控制网络，感觉运动网络和视觉网络（图2）；
图2：健康对照组的模块划分结果
三组被试的所有模块属性，包括模块的Number，Size和Z-score均无显著组间差异（图3）。
图3：三组被试模块属性的分析结果
3.脑网络节点属性的分析结果
三组被试节点属性的差异脑区主要集中在感觉运动网络和默认网络，具体来说：
与BD的健康兄弟姐妹组和健康对照组相比，BD组表现出高级认知功能区域（包括辅助运动区，额中回，缘上回）和腹内侧前额叶区域节点度的显著增强，以及腹内侧前额叶区域和海马区域参与系数的显著降低；
与健康对照组相比，BD组和BD的健康兄弟姐妹组共同表现为感觉运动网络区域（包括中央前/后回和旁中央小叶）节点度的降低和参与系数的增强，以及颞下回区域节点度的增强；
与BD组和健康对照组相比，BD的健康兄弟姐妹组表现出默认网络区域参与系数的增强，包括腹侧前扣带皮层、角回和楔前叶（图4）。
图4：三组被试节点属性的分析结果
研究结论与意义
该研究通过比较BD、BD的健康兄弟姐妹和健康对照的大脑功能网络属性，发现BD及其健康兄弟姐妹脑网络的全局属性和模块属性均未受损，只有节点属性受到影响。与BD及其健康兄弟姐妹相关的异常脑区主要分布在感觉运动区，表明该区域节点属性的异常可能反应BD的疾病特性；而只有BD的健康兄弟姐妹的默认网络整合能力增强，表明BD的健康兄弟姐妹具有不同于BD患者的大脑自适应性生物学标记。
该研究结果为尚未发病的BD风险人群的大脑自适应能力或其发病时间的延缓潜在的神经机制提供了影像学证据，但是默认网络的整合能力增强是否是未发病的BD风险人群自适应能力的稳定生物学标记，还需要进一步的研究证据，尤其是纵向研究支持。
参考文献
G. E. Doucet, D. S. Bassett, N. Yao, D. C. Glahn and S. Frangou. (2017) The Role of Intrinsic Brain Functional Connectivity in Vulnerability and Resilience to Bipolar Disorder. Am J Psychiatry. doi: 10.1176/appi.ajp.2017.17010095.
图文编辑：贺永教授团队
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