南加州大学凯克医学院马克和玛丽·史蒂文斯神经影像与信息学研究所（Stevens INI）的最新研究发现，双相情感障碍患者的脑部通信网络存在细微但广泛的差异，这一发现为理解疾病严重程度和治疗如何与大脑布线相关提供了新见解。
该研究发表在《生物精神病学》杂志上，由史蒂文斯神经影像与信息学研究所高级研究助理Leila Nabulsi博士与爱尔兰高威大学教授Dara M. Cannon博士共同领导。研究团队通过ENIGMA双相情感障碍工作组，分析了来自16个国际研究站点的449名双相情感障碍患者和510名健康对照者的脑部扫描数据。这项工作得益于ENIGMA国际联盟，该联盟由史蒂文斯神经影像与信息学研究所副所长Paul M. Thompson博士部分创立并领导。ENIGMA汇集了全球研究人员，共同整合脑成像和临床数据，使他们能够检测在较小规模研究中难以识别的细微模式。
绘制大脑通信系统图谱
研究人员使用弥散磁共振成像这一先进成像技术，绘制了大脑神经通路图，考察了大脑不同区域之间的结构连接情况。白质作为大脑的通信基础设施，使不同区域能够相互通信。在双相情感障碍中，患者会出现抑郁和躁狂或轻躁狂发作，这些通信通路的变化导致情绪、情绪调节、奖赏处理和认知控制方面的紊乱。
"双相情感障碍的定义涉及情绪和行为的变化，但这些症状源于不孤立运作的复杂脑回路。虽然先前研究已经识别出个别脑区的变化，但我们对这些区域如何作为更大网络的一部分相互连接的了解仍然有限。通过将大脑视为一个互联系统，我们现在可以看到通信通路的差异如何与调节情绪的回路以及疾病特征相关联。"
——Leila Nabulsi博士，研究第一作者
ENIGMA联盟此前的大规模MRI研究发现，双相情感障碍患者往往在灰质（包含大多数神经元胞体的组织）方面存在差异。关于白质通路如何组织成大规模脑网络，以及这些网络的效率如何与疾病严重程度和治疗相关，人们的了解较少。为解决这一问题，研究团队使用了弥散磁共振成像和一种称为图论的网络分析方法。简单来说，这种方法将大脑建模为一个交通系统：脑区被视为"节点"，它们之间的连接被视为"路线"。研究人员随后可以估算信息在网络中移动的效率。
细微但广泛的网络差异
研究发现，双相情感障碍患者在脑网络组织方式上表现出细微但一致的差异。与精神健康对照组相比，双相情感障碍参与者的大脑网络连接密度较低，信息交换效率较低，大脑区域之间的通信路径较长。他们的脑网络更依赖高度连接的"枢纽"区域，这些关键点有助于协调大脑各区域之间的通信。这种模式可能反映了大脑试图适应这些网络变化的努力，信息流动不那么直接，更多地依赖有限的几条通路。
最明显的差异出现在涉及情绪调节、奖赏处理、注意力和自我反思的网络中；这些功能系统已知在双相情感障碍中受到影响。其中包括有助于调节情绪的前额叶-边缘系统回路；参与动机和奖赏的基底神经节通路；以及大脑默认模式网络和显著性网络中的区域，这些区域对内部思维和优先处理相关信息非常重要。
"在双相情感障碍患者中，大脑的通信系统组织效率可能较低，信息在网络中采取不太直接的路径，"Nabulsi表示。"我们在一个大型国际样本中发现了持续的效果，这些效果可能有助于解释患者的临床差异和治疗效果。"
"精神疾病在生物学上很复杂，没有一个研究机构能够单独捕捉到完整的图景，"Thompson表示。"通过协调全球研究小组的数据，ENIGMA为我们提供了统计能力，以识别精神健康状况的脑部特征并发现抵抗它们的新方法。"
将脑部布线与病史联系起来
该研究还将这些脑网络差异与双相情感障碍的临床特征联系起来。患病时间较长的个体在大规模脑网络通信效率方面表现出更广泛的降低，同时杏仁核和海马体（对情绪和记忆至关重要的区域）之间的连接也发生改变。相比之下，发病年龄较晚与另一种模式相关：小脑、丘脑和前额叶-边缘系统通路之间连接的特定变化更为明显，这些通路也参与情绪调节。经历过精神病症状的个体总体上表现出更明显的脑网络组织差异。经历更多躁狂发作的人往往在某些前额叶-边缘系统通路中具有更高的连接性，这可能反映了疾病相关的变化或大脑试图适应这些网络改变的努力。
在背景下理解治疗
该研究还考察了不同类型的药物如何与脑网络组织相关；这是首次大规模尝试使用基于网络的方法评估治疗对白质连接的影响。除了按传统命名法对药物进行分组外，研究人员还根据其潜在的生物学机制分析了它们，以了解不同的作用机制如何与脑连接变化相关联。
抗抑郁药的使用，特别是选择性血清素再摄取抑制剂（SSRIs），与大脑整体通信效率降低以及参与情绪调节的边缘系统回路的特定变化相关。服用抗惊厥药和抗精神病药物的人也与情绪调节和认知控制相关回路的变化相关。
"这项研究不应被解释为改变治疗的指导，"Nabulsi表示。"药物是出于各种临床原因开处方的，接受某些治疗的人在病史或症状严重程度方面也可能存在差异。我们发现，在研究双相情感障碍的生物学时，治疗暴露是一个需要考虑的重要因素，这样我们才能将疾病的影响与药物的影响区分开来。我们希望这能鼓励未来的研究考虑这些因素。"
迈向更个性化的护理
研究人员强调，这些发现并不表明药物导致了观察到的脑部差异。由于该研究是横断面的，意味着参与者仅在单一时间点进行扫描，因此无法确定因果关系。未来需要纵向研究，随着时间的推移跟踪个体，以阐明治疗、疾病进展和脑网络变化之间的关系。ENIGMA双相情感障碍工作组正在进行的工作现在正在大规模数据集中解决这些问题，这些数据集对患者进行了随时间的重复评估。
该研究还表明，尽管扫描仪、成像协议和患者群体存在差异，但大规模脑网络分析可以成功地在多个国际站点进行。这种协调一致的方法使研究人员更接近于识别可靠且基于生物学的标记，以指导诊断、预后和治疗。
"双相情感障碍影响全球数百万人，但治疗反应差异很大，"史蒂文斯神经影像与信息学研究所所长Arthur W. Toga博士表示。"像这样的研究帮助我们更深入地了解所涉及的脑回路，这是迈向更个性化和基于生物学的护理方法的重要一步。"
通过确定大规模脑网络如何与疾病严重程度和治疗暴露相关联，该研究提供了一个在脑系统层面而非孤立区域理解双相情感障碍的框架。研究团队希望这项工作将为未来的纵向研究奠定基础，这些研究将随着时间的推移跟踪患者，并确定这些网络模式是否可以预测症状进程、治疗反应和未来发作的风险。
Toga表示，这项工作还凸显了将脑成像与仔细的临床评估相结合的价值。
"我们越能精确地绘制双相情感障碍所涉及的脑系统，我们就越有能力开发可能最终帮助临床医生预测疾病轨迹并量身定制干预措施的工具，"他说。"这是史蒂文斯神经影像与信息学研究所所做的这类基础科学，它推动该领域朝着更个性化的医疗保健方向发展。"
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