摘要
本系统综述通过神经生理学、神经化学及基于连接性的生物标志物，深入探究认知技能损伤与精神神经疾病（MNDs）之间的复杂关联。研究系统性地将《精神障碍诊断与统计手册第五版》（DSM-5）定义的六大核心认知领域——复杂注意力、学习与记忆、语言、执行功能、社会认知及感知运动功能——及其子领域，与11种主要精神神经疾病（包括精神分裂症、双相情感障碍、阿尔茨海默病和自闭症谱系障碍）进行映射。研究识别出关键生物标志物，如脑电图频段功率、事件相关电位（ERPs）、微状态动态、连接性指标及神经递质失衡，阐明其在特定认知损伤与精神神经疾病间的桥梁作用。此外，论文引入交互式工具，使研究人员和临床医生能够探索生物标志物、认知技能与精神神经疾病之间的动态映射关系，促进定制化分析和循证决策。该综合映射框架深化了对精神神经疾病神经生物学基础的理解，并凸显基于生物标志物的方法在提升诊断精准度和设计靶向治疗策略方面的巨大潜力。
引言
精神神经健康与福祉日益被视为影响个人生活质量的重要决定因素。研究发现，罹患任何精神神经疾病（MNDs）的患者预期寿命可能缩短长达10年，每年导致全球约800万人死亡，占全球总死亡人数的14.3%（Walker等，2015）。2019年世界卫生组织（WHO）研究显示，全球约9.7亿人（相当于每8人中有1人）受精神神经疾病困扰。部分研究指出，精神神经疾病在全球造成重大经济负担，预计到2030年累计达16万亿美元，仅美国年损失就高达1.5万亿美元（Greenberg等，2015；Morris等，2021）。此外，精神神经疾病引发的生产力损失等经济后果尤为显著（Cha等，2018）。近十年来，由于大流行病影响，全球精神神经疾病患病率持续上升，例如新冠疫情导致全球抑郁症状患病率激增近28%（Santomauro等，2021）。因此，聚焦脑健康问题的早期检测与干预至关重要。通过早期干预和生活方式调整提前预测并治疗这些问题，可有效减轻其对个人和社会的影响。
当前精神神经疾病诊断面临重大挑战：传统影像技术（如磁共振成像MRI、功能性磁共振成像fMRI和计算机断层扫描CT）费用高昂，给医疗系统和患者带来沉重负担。同时，这些先进技术在资源匮乏地区的可及性有限，进一步加剧了早期诊断和公平诊疗的难题（Mitterschiffthaler等，2006；Bagshaw和Cavanna，2013）。此外，全球约10亿精神健康患者（WHO数据）与专业临床医师（如心理学家、精神科医生）严重短缺的矛盾日益突出。为此，早期或发病前检测亟需采用适用于初筛阶段的便捷方法。本研究转向评估和监测认知技能——其早期损伤往往是多种精神神经疾病的先兆（见图1a）。
《精神障碍诊断与统计手册第五版》（DSM-5）将认知领域划分为六大关键域：复杂注意力、学习与记忆、语言、执行功能、社会认知及感知运动功能（Sachdev等，2014），各领域进一步细分为子领域（下文详述）。近年来，认知技能与精神神经疾病的关系日益受到临床界关注。本研究旨在弥合DSM-5分类中认知缺陷与精神神经疾病的认知维度关联，从而深化对该类疾病认知层面的理解。通过建立特定认知损伤与多种精神神经疾病的明确联系，本研究力求推进领域认知与治疗策略发展。
为关联认知技能与精神神经疾病，本文提出利用脑电图（EEG）生物标志物（见图1b）。相较于MRI、fMRI和CT扫描，脑电图因其成本效益高、可及性广而脱颖而出。其经济性使其更适用于常规及广泛筛查，尤其利于早期诊断和医疗资源有限地区。此外，脑电图具有非侵入性和脑活动监测优势。近年来，脑电图技术在传感器设计、数据处理算法及机器学习方面的进步，显著提升了其诊断准确性和可靠性（Müller-Putz, 2020）。因此，本研究作出以下贡献：（1）建立认知技能损伤与精神神经疾病映射关系；（2）识别认知技能评估及精神神经疾病对应的脑电图生物标志物；（3）通过脑电图生物标志物连接认知技能与精神神经疾病。
疾病选择
精神神经疾病的选择基于既往研究及疾病对全球人口的影响（见图2）。重性抑郁障碍（MDD）影响全球79亿人口中的4.7%，是致残主因及全球疾病负担的重要贡献者（Ferrari等，2013）。双相情感障碍（BD）和精神分裂症（SCHP）患病率分别为1.8%和0.55%，属严重精神疾病。
认知技能与精神神经疾病的映射
认知能力对人类功能至关重要，使个体得以处理信息、做出决策并适应环境（Bratman等，2012）。认知技能退化是一个复杂且慢性过程，常导致精神神经疾病（Millan等，2012）。反之，压力、疲劳、情绪等因素也可能干扰认知技能。因此，认知任务困难引发的挣扎可能导致精神神经疾病发展。
精神神经疾病的脑电图生物标志物
多项事件相关电位（ERP）指标可反映认知与记忆感知损伤，例如重性抑郁障碍中P300和N1波幅降低。该疾病特征表现为前额区α波功率下降（Xie等，2024），以及前额、枕叶和顶叶区域θ波和δ波功率升高（Fingelkurts和Fingelkurts, 2015）。脑连接性损伤——特别是前额皮层、前扣带回和杏仁核区域——导致情绪波动和功能挑战。
脑电图生物标志物：认知技能与精神神经疾病的接口
理解认知技能、生物标志物与精神神经疾病（MNDs）的关系，对提升诊断准确度、开发靶向治疗及推进疾病机制认知至关重要。本节整合认知技能与生物标志物、精神神经疾病与生物标志物的综合研究，通过生物标志物连接认知技能损伤与精神神经疾病，填补关键认知空白。
结论
本研究系统综述并呈现了11种精神神经疾病（MNDs）、六大认知领域及其子领域与相关脑区生物标志物的关系。以生物标志物为共同生物学基础，我们映射出不同精神神经疾病如何影响认知子领域。神经生理学、神经化学及基于连接性的生物标志物为疾病机制提供了可量化洞察。
生成式人工智能使用声明
撰写本文时，作者仅使用ChatGPT对已完整起草的段落进行语法、拼写和风格润色。该工具未生成任何文本、观点、分析、数据或结构。完成有限的语言编辑后，作者全面审阅并修订了稿件，对内容所有方面承担全部责任。
致谢
本研究获捷克科学基金会项目（编号24-10990S）资助。
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