文章导读｜一项针对ADHD儿童不同行为特征对应白质脑网络的研究

近日，北京师范大学的卜暄博士在 Psychoradiology 上发表了题为 “Investigation of white matter functional networks underlying different behavioral profiles in attention-deficit/hyperactivity disorder” 的研究文章，发现了ADHD儿童不同行为特征所对应的脑白质网络异常。本文为第3期的封面文章。

引用格式：

Xuan Bu,  Yingxue Gao,  Kaili Liang,  Ying Chen,  Lanting Guo,  Xiaoqi Huang (2022) Investigation of white matter functional networks underlying different behavioral profiles in attention-deficit/hyperactivity disorder. Psychoradiology 2(3):68–76, https://doi.org/10.1093/psyrad/kkac012

研究概述

既往静息态功能磁共振研究已发现注意缺陷与多动障碍（Attention deficit and hyperactivity disorder, ADHD）患者大脑灰质功能网络存在异常。近年来，脑白质也被认为是 ADHD 精神病理的一种新的神经标记物，并作为灰质功能网络的补充用于研究脑-行为关系。
脑白质 BOLD 信号近年来获得广泛研究和关注并被认为具有生理学意义。研究者认为白质周围也有血供支持足以引发峰值放电诱导的血流动力学变化，且白质 BOLD 信号的强度可受任务刺激调节并和神经活动有关。随后的研究发现白质亦存在较稳定的功能网络，其网络构造和拓扑学属性和灰质功能网络类似，并在空间上和诸多主要白质纤维束重合。在临床研究中，已发现白质功能网络在癫痫、抑郁症和精神分裂症等神经精神疾病中存在异常。因此，白质功能网络提供了白质内固有神经活动如何相互作用和组织的重要补充信息，这些信息有助于进一步解析人类的行为和认知，为深入了解精神病理的潜在神经机制提供更多视角。但既往研究都把正常人和病人合并后一起聚类得到白质功能网络。这一方法虽然扩大了样本量并增加了统计效力，但也可能遮掩病人群体中的独特特征，降低揭示疾病特异网络的能力。此外，如果在病人-对照数目不均衡的情况下，聚类结果可能会出现偏倚。综上，本研究拟探究未用药 ADHD 男性儿童的脑白质网络特征，避免使用药物对患者大脑活性产生影响。我们采用基于聚类分析的白质功能网络构建方法，并为患儿组和正常对照儿童组分别构建白质功能网络，有助于揭示疾病特异的网络特征。
结果发现：两组人群中分别得到了九个稳定存在的白质功能网络（图1）；与正常对照不同的是，ADHD 中皮层下脊髓（CST）- 小脑网络分离为两个单独的子网络，并缺少认知控制网络（cognitive control network，CCN）。

图1 使用 K-means 分类方法分别对ADHD 男孩和 正常男孩确定了9个脑白质功能网络。
组间比较发现，ADHD 儿童躯体运动（SMN）、背侧注意（DAN）和视觉白质功能网络的活性较高，反之，深层额顶（FPN）、额叶-纹状体以及 CST-小脑白质功能网络的活性较低（图2）。

图2 （A）高活性、（B）低活性和（C）非显著性脑白质功能网络的信号幅度。左图显示了每个白质网络中自发神经活动的功率-频率图，右图显示了分别为 ADHD 患儿 和正常男孩的每种网络平均振幅的差异。*表示显著差异（*P<0.05，经Bonferroni 校正）。

与临床症状的相关分析显示，ADHD 的 SMN 和 DAN 的功能活动升高与异常行为严重程度有关，即 SMN 和 DAN 功能活性越高， 多动冲动症状越严重、注意问题也越明显。另一方面，ADHD 的 FPN 和额叶-纹状体网络功能活动降低主要与认知功能受损有关，儿童青少年中 FPN 和额叶-纹状体网络功能活性越低，认知功能受损明显，多个执行功能表现欠佳，包括抑制控制力降低、工作记忆较差、语言能力较弱。

结论

本研究发现了 ADHD 儿童白质固有功能网络的改变特征，一方面 ADHD 小脑白质网络和 CCN 存在异常网络构造；另一方面 ADHD 存在两种不平衡的白质功能网络改变模式——核心症状相关的“高功能”网络，认知功能相关的“低功能”网络，提示白质网络异常的功能构造和功能活动可能是 ADHD 精神病理特征的神经生物基础。这些研究结果不仅为后续研究ADHD白质提供了新的思路，有助于深入理解 ADHD 的脑网络异常机制，还为今后利用白质功能网络活性预测 ADHD 症状发展和疾病转归奠定了基础。

 •  作者介绍

  本文第一作者卜暄，博士毕业于四川大学华西磁共振研究中心，现为北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室博士后，从事儿童青少年大脑异常发育的磁共振影像学研究。其博士期间的研究主要围绕儿童青少年 ADHD 白质结构与功能异常展开，探究 ADHD 儿童白质结构与功能的特征性改变及其与临床症状、认知功能的关联，迄今已在Translational Psychiatry，Journal of Psychiatry and Neuroscience, Brain Communications 等杂志发表相关 SCI 论文5篇。

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