斯坦福大学医学院：两个关键的大脑系统是精神病的核心

斯坦福大学医学院主导的研究表明，当大脑在过滤传入信息和预测可能发生的事情方面出现问题时，就会导致精神病。

　　

在精神病患者的大脑中，有两个关键系统出现了故障:一个是将注意力引导到重要的外部事件和内部想法上的“过滤器”，另一个是由预测奖励的路径组成的“预测器”。

这些系统的功能失调使我们很难知道什么是真实的，表现为幻觉和妄想。

这一发现来自斯坦福大学医学院主导的一项研究，该研究于4月11日发表在《Molecular Psychiatry》杂志上，该研究使用了患有精神病的儿童、青少年和年轻人的脑部扫描数据。研究结果证实了一个现有的理论，即脱离现实是如何发生的。

“这项工作为理解精神分裂症的发展和进展提供了一个很好的模型，这是一个具有挑战性的问题，”主要作者，精神病学和行为科学临床副教授Kaustubh Supekar博士说。

这一发现是在患有一种名为22q11.2缺失综合征的罕见遗传疾病的个体中观察到的，这些个体经历过精神病，以及那些原因不明的精神病患者中，这一发现促进了科学家对与精神病相关的潜在大脑机制和理论框架的理解。

在精神病期间，患者会出现幻觉，例如听到声音，并持有妄想信念，例如认为不存在的人存在。精神病可以单独发生，是某些严重精神疾病的标志，包括双相情感障碍和精神分裂症。精神分裂症的另一个特征是社交退缩，思维和言语混乱，精力和动力下降。

研究精神分裂症是如何在大脑中开始的是一项挑战。这种情况通常出现在青少年或年轻人身上，他们中的大多数人很快就开始服用抗精神病药物来缓解症状。当研究人员分析患有精神分裂症的人的脑部扫描时，他们无法区分疾病的影响和药物的影响。他们也不知道随着疾病的发展，精神分裂症是如何改变大脑的。

为了获得疾病过程的早期视图，斯坦福大学医学团队研究了年龄在6至39岁之间患有22q11.2缺失综合征的年轻人，这种遗传疾病有30%的风险患精神病、精神分裂症或两者兼有。

他们发现，22q11.2精神病患者的脑功能与原因不明的精神病患者相似。这些大脑模式与研究人员之前提出的产生精神病症状的理论相吻合。

“我们发现的大脑模式支持了我们的理论模型，即认知控制系统在精神病中是如何失灵的，”资深研究作者Vinod Menon博士说，雷切尔·L.和沃尔特·f·尼科尔斯博士，教授;精神病学和行为科学教授;也是斯坦福认知与系统神经科学实验室的主任。

他说，与现实无关的想法可以捕获大脑的认知控制网络。“这个过程详述了认知控制的正常功能，让侵入性思想占据主导地位，最终出现我们认为是精神病的症状。”

脑排序

通常情况下，大脑的认知过滤系统——也就是突出网络——在幕后有选择地将我们的注意力引导到重要的内部思想和外部事件上。在它的帮助下，我们可以摒弃非理性的想法和不重要的事件，专注于对我们来说真实和有意义的事情，比如注意交通，这样我们就可以避免碰撞。

腹侧纹状体，一个小的大脑区域，以及由多巴胺驱动的相关大脑通路，在预测什么是值得的或重要的方面起着重要的作用。

在这项研究中，研究人员从患有22q11.2缺失综合征的年轻人身上收集了尽可能多的功能性MRI脑扫描数据，共扫描了来自三所不同大学的101个人。(这项研究还包括了几个没有22q11.2缺失综合征的对照组的脑部扫描:120名早期特发性精神病患者、101名自闭症患者、123名注意力缺陷/多动障碍患者和411名健康对照组。)

这种遗传病的特征是第22条染色体的部分缺失，每2000到4000人中就有1人患有这种疾病。除了30%的患精神分裂症或精神病的风险外，患有这种综合症的人还可能患有自闭症或注意力缺陷多动障碍，这就是为什么这些情况被纳入对照组的原因。

研究人员使用一种称为时空深度神经网络的机器学习算法，将所有22q11.2缺失综合征患者的脑功能模式与健康受试者进行比较。他们在加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)对一组患者的大脑进行了扫描，开发了一种算法模型，可以区分患有22q11.2缺失综合征的人和没有这种症状的人的大脑扫描结果。该模型预测该综合征的准确率超过94%。他们在加州大学戴维斯分校和智利Pontificia大学Católica接受过脑部扫描的其他有或没有遗传综合征的人群中验证了该模型，结果表明，在这些独立的人群中，该模型对脑部扫描的分类准确率为84%至90%。

然后，研究人员使用该模型来调查哪些大脑特征在精神病中起着最大的作用。先前对精神病的研究并没有给出一致的结果，可能是因为他们的样本量太小。

比较22q11.2缺失综合征患者的脑部扫描结果，研究人员发现，对精神病贡献最大的大脑区域是前岛(突出网络或“过滤器”的关键部分)和腹侧纹状体(“奖励预测器”);这对不同的患者群体都是正确的。

在将22q11.2缺失综合征和精神病患者的大脑特征与原因不明的精神病患者进行比较时，该模型发现了显著的重叠，表明这些大脑特征是一般精神病患者的特征。

第二个数学模型经过训练，可以区分所有患有22q11.2缺失综合征和精神病的受试者与患有遗传综合征但没有精神病的受试者，它选择了特发性精神病患者的脑部扫描，准确率为77.5%，再次支持了大脑的过滤和预测中心是精神病的关键这一观点。

此外，这个模型是专门针对精神病的:它不能对特发性自闭症或多动症患者进行分类。

“追溯我们最初的问题是非常令人兴奋的——‘精神分裂症患者的功能失调大脑系统是什么?’——并在这种情况下发现类似的模式，”Vinod Menon说。“在神经水平上，22q11.2缺失综合征中区分精神病个体的特征反映了我们在精神分裂症中确定的途径。这种相似之处加强了我们对精神病的理解，即精神病是一种具有可识别和一致的大脑特征的疾病。”然而，这些大脑特征在患有遗传综合征但没有精神病的人身上没有发现，这为未来的研究方向提供了线索，他补充说。

治疗或预防的申请

除了支持科学家关于精神病如何发生的理论外，这些发现对理解这种情况以及可能的预防也有意义。

“我的目标之一是预防或延缓精神分裂症的发展，”Supekar说。他说，事实上，新的发现与该团队之前的研究一致，即哪个大脑中心对成人精神分裂症的影响最大，这表明可能有一种方法可以预防它。“在精神分裂症患者中，到诊断时，大脑已经发生了很多损伤，很难改变疾病的进程。”

“我们所看到的是，在早期，同一大脑系统中大脑区域之间的功能相互作用是不正常的，”他补充说。“这种异常不是在你20多岁的时候开始的;即使在你7、8岁的时候，它们也很明显。”

研究人员计划使用现有的治疗方法，如经颅磁刺激或聚焦超声，针对有精神病风险的年轻人的这些大脑中心，如那些患有22q11.2缺失综合征或父母双方都患有精神分裂症的人，看看他们是否能预防或延缓病情的发作，或者一旦出现症状就减轻症状。

研究结果还表明，使用功能性核磁共振成像监测关键中心的大脑活动，可以帮助科学家研究现有的抗精神病药物是如何起作用的。

Supekar说，尽管仍然令人费解的是，为什么有人会脱离现实——考虑到这对一个人的健康来说是多么危险——但“如何”现在是可以理解的。“从机械的角度来看，这是有道理的，”他说。

Vinod Menon说:“我们的发现强调了以同情对待精神病患者的重要性。”他的团队希望他们的工作不仅能促进科学理解，还能激发一种文化上的转变，即对精神病患者的同情和支持。“我最近有幸与我们部门早期精神病治疗小组的一些人接触。他们传达的信息清晰而有力:‘我们的共同点多于不同点。和任何人一样，我们也会经历自己的高潮和低谷。他们的这番话是发自内心的呼吁，希望人们对患有这种疾病的人有更多的同情和理解。这是一个呼吁，让我们从同情和团结的角度来看待精神病。”