新研究表明,长期新冠(Long COVID)和肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征(ME/CFS)患者的大脑在进行耗费脑力的任务时难以有效沟通。当健康大脑在疲劳状态下会加强神经连接,而这些患者的多个关键脑区之间的信号则出现中断或减弱。该研究发表在《转化医学杂志》上。
ME/CFS和长期新冠是严重影响数百万人生活质量的慢性疾病。患者常经历极度疲劳和"脑雾",后者指持续存在的记忆和注意力困难。
这些疾病的显著特征是运动后不适(post-exertional malaise),即轻微身体或脑力活动后出现能量崩溃和症状加重。目前医生缺乏明确的生物学检测方法来诊断这些疾病,导致难以区分彼此或其他相似症状的疾病。
研究团队旨在识别这些疾病的客观生物标志物。澳大利亚格里菲斯大学国家神经免疫学和新兴疾病中心的博士候选人迈拉·因德里亚斯(Maira Inderyas)领导了此项调查,与索尼娅·马歇尔-格拉迪斯尼克(Sonya Marshall-Gradisnik)教授等资深研究人员合作,重点探究大脑在认知耐力极限状态下的反应机制。
马歇尔-格拉迪斯尼克教授指出患者群体的共同症状:"症状包括认知困难,如记忆问题、注意力和专注力障碍,以及思维迟缓。"研究团队假设这些主观的"脑雾"感受对应着大脑活动的可观测变化。
为验证这一假设,研究人员采用7特斯拉MRI扫描仪进行实验。该设备比常规医院扫描仪强大得多,其高磁场能对深层脑结构进行超精细成像,并检测到微弱扫描仪无法捕捉的血流细微变化。
研究纳入近八十名参与者,包括32名ME/CFS患者、19名长期新冠患者以及27名健康志愿者作为对照组。参与者在扫描过程中执行斯特鲁普任务(Stroop task)——一种要求忽略文字内容而专注识别墨水颜色的经典心理测试。例如,当屏幕上用蓝色墨水显示单词"RED"时,参与者需选择"蓝色"而非被文字内容干扰。
"该任务要求参与者在扫描中忽略冲突信息并专注正确响应,这对大脑的执行功能和抑制控制提出极高要求,"因德里亚斯解释道。实验设计包含两个连续会话:第一会话诱发认知疲劳,90秒后的第二会话则观察疲劳状态下的脑部反应。这种"前-后"对比使科学家能追踪大脑对持续精神压力的适应机制。
研究核心指标是功能连接性(functional connectivity),即大脑不同区域活动同步化的程度。结果显示健康志愿者与患者组存在显著差异:健康大脑在疲劳时会增强深层脑区与小脑的连接,表明其能主动调动更多资源维持功能效率;而长期新冠患者则呈现伏隔核(nucleus accumbens)与小脑连接减弱,这可能解释患者常见的精神动力缺乏现象。
值得注意的是,长期新冠患者海马体与前额叶皮层的连接出现异常增强,研究人员认为这是大脑试图绕过受损网络的代偿机制——利用记忆中心辅助执行决策功能。ME/CFS患者则表现出脑干特定区域(如楔状核与延髓)连接增强,这与该病常见的自主神经系统紊乱高度吻合。
病程分析显示,ME/CFS患者的疾病持续时间与海马体-小脑连接减弱程度呈正相关,提示脑功能可能随病程进展发生渐进性改变。组间对比进一步证实,患者大脑在疲劳状态下无法像健康人那样形成"紧密"神经网络,反而出现连接松散或失调,这种动态适应失败正是"脑雾"认知障碍的神经基础。
"扫描揭示的大脑区域变化可直接解释记忆问题、注意力困难和思维迟缓等认知症状,"因德里亚斯强调,"这为常被误认为心理问题的症状提供了生物学证据。"
研究存在样本量较小的局限性,这源于7特斯拉fMRI技术的高成本特性,未来需在更大群体中验证结果。此外,部分ME/CFS患者可能存在未确诊的既往新冠感染史,可能影响疾病区分。研究团队呼吁开展纵向追踪,以确定这些脑部变化是疾病诱因还是结果。
尽管如此,7特斯拉fMRI技术已成功揭示标准成像无法检测的神经异常,为开发新型诊断工具和精准治疗靶点开辟了道路。这项题为《肌痛性脑脊髓炎和长期新冠患者在认知疲劳期间的功能连接模式差异:一项7特斯拉任务-fMRI研究》的成果由迈拉·因德里亚斯、基兰·塔帕利亚(Kiran Thapaliya)、索尼娅·马歇尔-格拉迪斯尼克与利顿·巴恩登(Leighton Barnden)共同完成。
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