镰状细胞病常被视为纯粹的血液疾病，但伍德神经研究小组的新研究提供了确凿证据，证明该疾病能够重塑大脑网络的运作方式。以往的神经影像学研究主要依赖功能连接来显示成年镰状细胞病患者的大脑网络间沟通方式可能发生变化，以代偿氧气输送不足。然而，这种方法在判断网络间的方向性或影响力方面存在局限。
“疾病改变了携带氧气到大脑的红细胞，导致所有脑区的氧气输送减少，并引发大脑功能的长期改变，”生物医学工程博士生、该研究的第一作者Nahom Mossazghi解释道。“大脑会主动招募其他区域来帮助处理信息，这种情况在未患病者中并未观察到。”
这项发表在《人类脑图谱》期刊上的研究，采用了最初为经济学开发的MRI和高级分析工具，来考察不同脑网络如何相互影响。研究人员用有效连接替代功能连接，以填补该领域的空白，并诠释特定网络如何相互支持以应对疾病相关变化。
结果显示，负责决策等高级认知功能的执行控制网络，会从注意力网络获取支持。病情较轻的患者依赖负责集中注意力的背侧注意网络，而病情较重的患者则依赖应对意外事件的腹侧注意网络。
“这表明，大脑正在通过重组网络来维持功能，从而补偿氧气短缺，”Mossazghi说。
研究结果还凸显了成年镰状细胞病患者认知挑战被忽视的原因。“即使患者在外表上功能正常，他们的大脑网络已经以不同的方式重新连接和布线，”生物医学工程助理教授Sossena Wood强调。“他们的任务准确性可能与健康对照组相当，但行为和神经反应速度更慢，显示出无形的代偿。我们希望这项证据能配合新型疗法，帮助减轻疾病引起的一些重连。”
传统上，镰状细胞病的护理重点在儿童和血液学领域，许多地区的成人护理诊所要么不存在，要么患者难以通勤到达。匹兹堡拥有美国为数不多的成人镰状细胞病诊所之一。这项新研究强调了在成人护理中加强神经学介入的必要性，并提高了人们对影响日常生活、学习和工作的认知影响的认识。同时，它也强调了医疗公平问题，因为镰状细胞病主要影响服务不足的社区。
展望未来，伍德神经研究小组正在研究这些网络在特定认知任务中如何响应。通过将MRI与同步脑电图相结合，研究人员希望识别出可以通过非侵入性干预来改善认知功能的神经回路。“这可能会改变成年镰状细胞病患者的护理方式，并帮助我们更广泛地理解大脑如何代偿慢性疾病，”Mossazghi补充道。
这项研究首次将经济学式的分析方法应用于镰状细胞病脑网络，为理解成年患者的代偿机制提供了新框架，并为未来改善生活质量的研究奠定了基础。
研究详情：Nahom Mossazghi等，利用格兰杰因果关系研究镰状细胞病引起的信息流中断，《人类脑图谱》（2025）。DOI: 10.1002/hbm.70407
期刊信息：《人类脑图谱》
主要医学概念：镰状细胞病
临床分类：神经学
来源：卡内基梅隆大学，生物医学工程系
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