The Innovation Medicine | 评估帕金森病进展的新生物标志物：动态功能连接

导 读

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种主要由脑内黑质多巴胺能神经元变性导致多巴胺神经递质减少而引起的综合征，临床上主要表现为一系列的运动症状（静止性震颤、僵直、行动迟缓和姿势异常）和非运动症状（痴呆、抑郁、焦虑等）。随着PD的进展，患者的症状逐渐加重，生活质量也会明显下降。了解PD的进展对于及时改变干预措施至关重要。然而，目前还没有可靠的生物标志物来追踪PD的进展。近日，有研究通过分析功能磁共振（functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）数据得出动态功能连接 （Dynamic functional connectivity，DFC）具有评价PD进展的潜力（图1）。

图1 图文摘要

大脑是由无数个节点组成，这些节点之间通过功能上的相互关联（功能连接）组成的一个复杂网络。PD会导致患者脑网络的改变，使得节点之间的连接减弱或增强。静息态fMRI是评估脑网络的有效工具，可以通过实时记录大脑神经元活动所引发的血液动力的改变来间接监测神经元功能。最近一项fMRI研究表明，不同阶段的PD患者脑功能连接存在差异，观察到了与症状发展相关的连接减弱和连接增强。然而，目前评价功能连接的方法主要认为节点之间的连接是固定不变的。但实际上这样是不符合正常生理的。与静态功能连接相反，DFC是在对所记录的时间序列运用滑动窗和聚类分析的方法观察功能连接的动态变化，这通常被视为脑网络更精确的描述。

图2 DFC分析揭示的两种主要状态

在此项研究中，研究人员利用基线和1-4年随访的双时间点的临床评估和静息态功能磁共振数据集来探查DFC随PD进展的纵向变化。研究人员首先在全脑层面上（包括大脑皮层和皮层下神经核团）进行了DFC分析，发现DFC分析揭示了两种主要状态:状态一是出现次数多但节点之间连接弱的状态，状态二是出现次数少但节点之间连接强的状态（图2）。并且发现，随着PD的进展状态一出现的时间逐渐减少，这种减少与运动症状加重密切相关（图3）。这说明PD运动症状加重与脑网络的稀疏连接减弱是交织在一起的。

图3 弱连接状态在两个阶段的时间参数的差异以及与临床症状加重的相关性

此外，研究人员为了进一步探讨PD患者大脑不同分区和皮层下神经核团之间DFC的纵向变化，研究人员根据既往研究将大脑皮层根据不同功能分成七个子网络。研究人员发现，同全脑的DFC一样，每个子网和皮层下神经核团的DFC分析得出了两种状态（图4A，D）。值得注意的是，在边缘网络和视觉网络与皮层下神经核团的DFC分析中，弱连接状态出现的时间都随着PD的进展而逐渐下降。（图4B，E）。进一步的相关分析表明，边缘网络与皮层下神经核团的弱连接状态出现时间减少与认知功能减弱相关，而视觉网络与皮层下神经核团的弱连接状态出现的时间减少与运动功能恶化相关（图4C，F）。边缘网络与皮层下神经核团的连接影响着记忆、学习和情感等认知过程。视觉通路在视觉空间构建和运动感知中的关键作用，视觉网络与皮层下神经核团的损伤可间接导致运动功能障碍。这说明帕金森病的进展不仅会改变整体大脑网络，还会影响单个皮质子网络。这可能解释了PD患者为什么会逐渐出现不同的运动与非运动症状。

图4 皮层子网络与皮层下核团的DFC分析

总结与展望

该研究结果表明，随着PD的进展，DFC发生了显著的纵向变化。这些变化与神经系统症状的恶化直接相关。该项工作提示DFC有望成为评估PD进展的有价值的生物标志物，为PD的临床进展监测与评估提供新的思路。

责任编辑

钟海静    暨南大学

陈   婵    华西医院

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原文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-med.2023.100027

本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Medicine第1卷第2期以Report发表的“Dynamic functional connectivity assesses the progression of Parkinson’s disease” (投稿: 2023-07-09；接收: 2023-09-09；在线刊出: 2023-09-11)。

DOI: https://doi.org/10.59717/j.xinn-med.2023.100027

引用格式：Li Z., Chen W., Zeng X.,  et al. (2023). Dynamic functional connectivity assesses the progression of Parkinson’s disease. The Innovation Medicine 1(2), 100027.

作者简介

李志保，医学博士，西安交通大学第一附属医院神经外科，住院医师。

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