Front Aging Neurosci︱遗忘型轻度认知障碍病人结构功能磁共振共享的连接模式
撰文︱刘 莉，王 栋
责编︱王思珍，陆 一
制版︱查佳雪
遗忘型轻度认知障碍（amnestic mild cognitive impairment，aMCI）是轻度认知障碍（MCI）的一种亚型，临床上aMCI以情景记忆障碍为主要特征，其进展为阿尔茨海默病（AD）的风险较高[1]。研究显示，每年约有10%-15%的aMCI会进展为AD，发病风险是正常人群的10倍[2]。然而aMCI的病理机制尚不明确，早期识别也比较困难。神经影像学技术的进步，正在不断扩展我们对这一AD相关疾病谱系大脑病理改变的认知。现阶段，已有大量影像学研究通过使用结构和功能磁共振成像报道了aMCI患者脑结构及功能异常[3-5]，但是这些研究的结果并不一致，难以重复。目前aMCI患者脑结构和功能存在哪些共同的变化模式仍不清楚。因此，该研究利用大样本和多模态数据方法来寻找aMCI共同存在的脑结构和功能特征，为理解aMCI的病理机制和AD的早期识别提供新的思路。
2022年5月17日，杭州市第七人民医院的刘莉医师及苏州大学附属广济医院的王栋副主任医师在Frontiers in Aging Neuroscience杂志上发表了题为“Concurrent Structural and Functional Patterns in Patients With Amnestic Mild Cognitive Impairment”的研究论文，发现aMCI患者脑结构和功能存在共同变化特征，具体表现为右侧额上回与额中回同时存在低频振幅（ALFF）和局部一致性（Reho）降低，左侧额下回同时存在灰质体积和Reho降低。该研究表明右侧额上回、右侧额中回与左侧额下回可能是aMCI患者认知损害发生的重要原因。刘莉为该论文的第一作者，王栋为论文通讯作者。
首先，该研究于2019年7月至2021年3月在社区招募232名受试者，包括122名aMCI患者和110名健康对照者（HC），aMCI患者符合Petersen MCI筛选标准[6]。随后，为了观察aMCI患者的脑结构和功能模式，对所有受试者进行神经心理测试和GE 3.0TMR扫描仪采集脑结构和功能数据。在此过程中，排除17名头动角度>2，位移>2 mm的受试者，最终纳入114名aMCI患者和101名HC进行数据分析。研究者对两组被试的社会人口学资料和临床资料比较分析，发现aMCI组和HC组的人口学资料未见显著差异，aMCI患者的MMSE评分显著低于HC组（p<0.001）（表1）。
表1 所有受试者人口统计学与临床特征
（表源：Li Liu, et al., Front Aging Neurosci, 2022）
研究者应用SPM（https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）软件和DPABI V4.3软件（http://www.restfmri.net/forum/DPARSF）对两组被试进行基于体素的形态测量学（VBM）及静息态功能磁共振成像的低频振幅（ALFF）、局部一致性（Reho）分析。为减少混杂因素的影响，研究者将年龄、性别及受教育年限作为协变量，发现aMCI患者在灰质体积、ALFF和Reho三个指标中存在大量异常降低的脑区，且在三个指标中存在多个报告两次以上异常的重合脑区，具体表现为右侧额上回与额中回同时存在ALFF和Reho降低，左侧额下回同时存在灰质体积和Reho降低（FDR校正，p<0.01）（表2）。额上回与额中回是背外侧前额叶皮层的核心区域[7]，以前额叶为核心的执行控制网络在认知和行为的调节、感知、记忆信息的整合以及工作记忆中起着重要的作用[8]。既往有研究使用动态功能连接（DFC）发现，在执行控制网络内，aMCI患者右侧额中回DFC下降，左侧额下回DFC增强，且DFC的改变与aMCI患者的情景记忆和执行功能显著相关[9]。这些结果一致证实了，aMCI右侧额上回、额中回与左侧额下回存在自发性神经活动和灰质体积异常，且这些脑区的异常变化可能与aMCI患者临床认知功能有关。
表2 两组受试者VBM、ALFF、Reho的差异脑区
（表源：Li Liu, et al., Front Aging Neurosci, 2022）
在上述发现的基础上，为更深入的研究上述结果的可靠性，研究者以重合脑区作为感兴趣区域进行了全脑功能连接分析，发现右侧额上回与右侧颞极之间功能连接显著下降；右侧额中回与左侧颞上回、左侧顶下小叶及右侧前扣带回之间功能连接显著下降；左侧额下回与左侧中央前回、左侧扣带回及左侧顶下小叶之间功能连接显著下降（FDR校正，p<0.01）。FC异常降低的这些脑区主要涉及执行控制网络、默认模式网络、语言网络、感觉运动网络和边缘系统，参与听觉、情景记忆、语言、感觉运动及情绪状态调节等认知过程[10-14]。基于此，研究者推测右侧额上回、右侧额中回与左侧额下回参与aMCI的认知损害过程，有助于aMCI的早期识别，可能是aMCI潜在的神经标志物（表3）。
表3 两组受试者基于右侧额上回、右侧额中回及左侧额下回种子点的差异脑区
（表源：Li Liu, et al., Front Aging Neurosci, 2022）
综上所述，研究表明，遗忘型轻度认知障碍（aMCI）患者在脑结构和功能方面存在共同下降的脑区，这些在大脑形态学和功能状态均发生变化的区域与aMCI的多种认知领域损害密切相关，可能是aMCI早期易受累积的脑区，将有助于理解aMCI向AD转变的病理学机制。
这项研究还存在一些局限性。首先，结果不能排除因方法学的限制而出现的假阳性错误，数据解释仍需要谨慎。其次，该研究在设计上是单中心、横向的，不能探究灰质体积、低频振幅和局部一致性三项指标如何随疾病的进展而变化。在未来的研究中，需要扩大样本量，将轻度认知障碍划分不同阶段，并结合纵向随访，利用更多的遗传和生物学信息进行更深入的研究。
第一作者刘莉（左），通讯作者王栋（右）
（照片提供自：王栋课题组）
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参考文献（上下滑动阅读）
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本文完