隋婧课题组在Biological Psychiatry发文阐述青少年多疾病患病风险的影像学标志检测研究

      青春期是人类发育过程中情绪自我调节和气质性格形成的关键时期，同时也是多种神经精神疾病的易感期。其中气质人格评价系统中的重要因子:猎奇人格 (novelty seeking, NS),是青少年发育过程中观测到的最显著心理和行为变化之一。已有研究表明，青少年中饮酒和吸烟者具有较高的猎奇人格得分，且大脑对于奖赏刺激有较高响应。另一方面，奖赏环路的异常也出现在多种脑疾病的报道中，如精神分裂症、抑郁症和药物成瘾患者等。然而，高猎奇人格是否与人脑奖赏环路中脑区的功能和结构变化存在关联，以及这些脑区的磁共振影像(MRI)变化是否可以纵向预测青少年罹患多种精神疾病的风险，仍然有待研究。

      针对上述问题，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室隋婧课题组与合作者基于欧洲青少年纵向数据集IMAGEN和多个独立的精神疾病数据集开展了相关研究，于2021年9月在期刊Biological Psychiatry 发表了题为“Reward Processing in Novelty Seekers: A Transdiagnostic Psychiatric Imaging Biomarker”的研究论文。

      该工作以IMAGEN数据作为发现集，首先基于14岁青少年中具有高猎奇人格评分 (top 20% ranked, 239 among 1195 ) 的子集，联合三种任务态fMRI影像 (奖赏、情绪和抑制控制) 和脑灰质体积开展了有监督学习的多模态融合分析，发现了一组与高猎奇人格显著相关的多模态MRI影像学特征。并深入考察该组特征是否可以纵向预测19岁青少年 (包括前期用到的14岁青少年本人，n=97和其他IMAGEN入组成员，n=1143) 罹患多种疾病的风险评分 (包括吸烟、酗酒、多动症、抑郁和精神分裂等)；以及对应于上述五种疾病的成人确诊患者，相关的影像组学特征能否量化评估不同的症状评分 (吸烟FTND n=313、饮酒AUDIT n=104、多动症 hyperactivity n=319、抑郁症 HDRS n=81和精神分裂症 PANSS n=147) 和实现多疾病分类，如图1。

图1.方法流程图

      研究结果表明：1)与青少年高猎奇人格评分相关的功能和结构脑区变化主要集中于前额叶、纹状体、杏仁核和海马等奖赏环路的关键节点 (图2)；2)上述MRI影像组学特征能够在一定程度上预测青少年5年后罹患多种精神疾病的风险评分 (14岁—>19岁)，且能以较高的准确率(87.2%)区分多动症、抑郁症和精神分裂症患者 (图3)。3) 基于严格的交叉验证发现，去掉任何一个模态均无法实现多疾病风险的纵向预测，进一步证实了多模态融合方法的有效性和优越性。

图2.基于MRI影像特征的多种患病风险的纵向预测

图3.基于多模态MRI影像特征的多组别分类结果

     综上，该工作从多模态MRI影像组学的角度揭示了青少年时期超高猎奇人格与奖赏环路的脑区异常可能是多种精神疾病共有的易感因素，提示青春期奖赏网络的发育损伤可能是多种疾病共有的早期发病风险。

      该研究论文第一作者为戚世乐博士, 现为南京航空航天大学计算机科学与技术学院研究员; 通讯作者为北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室隋婧研究员，主要合作者包括美国佐治亚理工大学Vince D. Calhoun教授和复旦大学类脑智能研究院Gunter Schumann教授。本研究获得了多项国家自然科学基金和北京市脑计划的支持。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006322321000780