瑞金新知速递 第667期|王刚主任医师发现语言停顿特征作为认知功能下降早期生物标志物及其功能机制

2022年11月，王刚主任医师在《BMC Medicine》杂志发表题名为“Speech silence character as a diagnostic biomarker of early cognitive decline and its functional mechanism: a multicenter cross-sectional cohort study.”——语言停顿特征作为认知功能下降早期生物标志物及其功能机制：一项多中心横断面研究的论文。

瑞金医院神经内科王刚主任医师、放射科贺娜英主治医师为论文的共同通讯作者，神经内科王华龙博士后、汤然硕士研究生、任汝静副主任医师为论文的共同第一作者。

doi: 10.1186/s12916-022-02584-x.

本研究探索了AD、aMCI受试者早期现语言功能受损的特点，并基于前期开发的语音识别分析软件（2016SR164680），分析语言停顿百分比（PSD）探索语言特征作为认知功能障碍早期识别的新型标志物。在前期研究的基础上进一步在国内多中心研究中发现，与健康老年人相比，PSD在aMCI和AD患者中均显著增加。PSD区分AD和正常受试者的ROC曲线下面积为0.84，aMCI和正常受试者的ROC曲线下面积可达0.74，这一结果也在Pitt语言数据库中得到较好验证。随后，为探究AD和aMCI患者PSD下降的语言脑网络机制，团队采用任务态功能磁共振技术分析受试者进行语言流利性任务时同步的脑血氧依赖信号。结果显示，在语言流利性任务时AD/aMCI组的双侧额下回、中央前回及左侧颞下回、顶下小叶等团块激活显著降低。此外，认知障碍受试者右侧额下回三角部的激活水平与PSD呈现正相关。

本研究探索性的采用了语言特征性指标PSD区分aMCI、AD和正常老年受试者，为语言生物标志物在AD早期筛查、诊断上的应用提供了依据。 

【Abstract】

Background: Language deficits frequently occur during the prodromal stages of Alzheimer’s disease (AD). However, the characteristics of linguistic impairment and its underlying mechanism(s) remain to be explored for the early diagnosis of AD.

Methods: The percentage of silence duration (PSD) of 324 subjects was analyzed, including patients with AD, amnestic mild cognitive impairment (aMCI), and normal controls (NC) recruited from the China multi-center cohort, and the diagnostic efficiency was replicated from the Pitt center cohort. Furthermore, the specific language network involved in the fragmented speech was analyzed using task-based functional magnetic resonance.

Results: In the China cohort, PSD increased significantly in aMCI and AD patients. The area under the curve of the receiver operating characteristic curves is 0.74, 0.84, and 0.80 in the classification of NC/aMCI, NC/AD, and NC/aMCI+AD. In the Pitt center cohort, PSD was verified as a reliable diagnosis biomarker to differentiate mild AD patients from NC. Next, in response to fluency tasks, clusters in the bilateral inferior frontal gyrus, precentral gyrus, left inferior temporal gyrus, and inferior parietal lobule deactivated markedly in the aMCI/AD group (cluster-level P < 0.05, family-wise error (FWE) corrected). In the patient group (AD+aMCI), higher activation level of the right pars triangularis was associated with higher PSD in in both semantic and phonemic tasks.

Conclusions: PSD is a reliable diagnostic biomarker for the early stage of AD and aMCI. At as early as aMCI phase, the brain response to fluency tasks was inhibited markedly, partly explaining why PSD was elevated simultaneously.

【中文摘要】

背景：语言功能障碍常发生于阿尔茨海默病（AD）的前驱期。然而在AD诊断的早期，语言障碍特征识别及其潜在机制仍有待探索。

方法：从中国多中心队列中招募324例AD、遗忘性轻度认知障碍（aMCI）和正常对照（NC）受试者，分析其语言停顿时间百分比（PSD）；并在匹斯堡队列样本中进行PSD诊断效率验证。进一步采用基于任务态的功能磁共振技术分析受试者语言停顿特征的特定脑网络。

结果：在中国多中心队列中，aMCI和AD受试者的PSD显着增加。NC/aMCI、NC/AD和NC/aMCI+AD各组分析结果显示，工作特性曲线的曲线下面积分别为0.74、0.84和0.80。匹斯堡队列数据分析结果证实，PSD作为可靠的生物标志物区分轻度AD患者和NC受试者。进一步基于任务态功能磁共振的研究发现，AD/aMCI受试者在流利性任务测试时的双侧额下回、中央前回及左侧颞下回、顶下小叶团块激活显著降低（FWE校正后P<0.05）。此外，在语义和语音任务中AD/aMCI组受试者右侧额下回三角部的激活水平与PSD呈现正相关。

结论：PSD是识别早期AD和aMCI的可靠生物标志物。在早期aMCI阶段，大脑语音流利任务的功能网络受抑制可能是PSD显著增加的机制。

作者简介

王刚  主任医师、教授、博士生导师、博士后合作导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科；研究方向：神经变性病发病机制及治疗研究。

贺娜英  主治医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科；研究方向：帕金森病的神经影像学研究。

王华龙  博士后，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科；研究方向：认知功能障碍发病机制及治疗研究。

汤然  硕士研究生，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科；研究方向：认知功能障碍发病机制。

任汝静  副主任医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科；研究方向：神经退行性疾病发病机制及治疗研究。

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