基于正则化典型相关分析的青少年精神病理学性别特异性脑-行为关联研究

《Translational Psychiatry》：Regularized CCA identifies sex-specific brain-behavior associations in adolescent psychopathology

本研究针对青少年精神病理学中脑-行为关联的性别差异这一关键科学问题，利用ABCD研究队列的7,892名青少年数据，通过正则化典型相关分析（rCCA）和严格的交叉验证框架，首次系统揭示了皮质-皮质（Cor-Cor）和皮质-皮下（Cor-Sub）功能连接与CBCL八个症状域之间的性别特异性映射关系。研究发现女性注意力/思维问题与默认模式网络关联，而男性相同症状与感觉运动网络关联，且男性内化症状与海马/壳核连接负荷更高。该研究为性别特异性神经机制研究和个性化干预策略提供了重要依据。

　　

青春期作为神经发育的关键期和精神病理症状出现的敏感窗口，其脑-行为关联机制一直是精神医学研究的焦点。尽管静息态功能磁共振（rs-fMRI）为探索这一关联提供了独特视角，但性别特异性差异在其中的作用仍未充分揭示。这种差异可能揭示异质性神经生物学机制，并为个性化干预提供指导。传统单变量预测模型难以捕捉精神症状的多维度和重叠特性，而典型相关分析（CCA）等多变量框架能有效发现行为域间的共享神经基质。

研究人员利用青少年脑认知发展（ABCD）研究的7,892名9-10岁青少年数据，采用正则化CCA（rCCA）和留三站点交叉验证技术，分别分析皮质-皮质（Cor-Cor）和皮质-皮下（Cor-Sub）功能连接与儿童行为量表（CBCL）八个症状域的关联。通过性别分层分析，直接检验脑-行为映射中的性别差异，并采用置换检验评估统计学显著性。

关键技术方法包括：使用ABCD研究基线访视的神经影像和行为数据；采用正则化CCA（rCCA）结合L2正则化防止过拟合；通过留三站点交叉验证评估模型泛化性；分别分析Cor-Cor（169个特征）和Cor-Sub（247个特征）连接；对CBCL分数和连接特征进行协变量残差化处理；采用置换检验评估性别差异显著性。

群体水平分析结果

研究发现Cor-Cor和Cor-Sub分析均产生两个显著典型相关成分（p<0.01）。成分1主要由违规行为和社会问题驱动，成分2由注意力和思维问题主导。Cor-Cor分析显示默认模式网络内部及其与背侧注意网络的连接是成分1的关键驱动，而感觉运动网络主导成分2的相关性。

性别差异结果

性别分层分析揭示了显著的脑-行为映射差异。女性注意力/思维问题与默认模式网络关联，而男性相同症状与感觉运动网络关联。男性在内化症状（焦虑/抑郁、退缩/抑郁）上负荷更高，且与壳核、海马功能连接负荷更低。显著性网络连接差异主要存在于默认模式网络、突显网络和感觉运动网络。

回归分析进一步证实，男性中突显-感觉运动功能连接与思维问题的关联显著（r=0.076, p<0.001），而女性中不显著，表明这些性别分化的大脑特征在男女行为预测中存在差异。

研究结论强调，青少年精神病理学的脑-行为关联存在本质性性别差异，不仅体现在大脑连接和行为特征上，更关键的是体现在二者之间的映射关系上。这种关系异质性主要由默认模式网络、突显网络和感觉运动网络的功能连接差异驱动。男性较高的突显-感觉运动反应性与注意力/思维问题关联可能解释了自闭症谱系障碍和ADHD在男性中诊断率较高的神经机制。

该研究通过揭示青春期早期精神症状的性别特异性神经关联，为临床风险评估和个性化治疗设计中的性别知情策略奠定了基础。研究结果强调需要超越大脑亚型分型和行为表型分析，转向捕捉脑-行为关系异质性的数据驱动方法，最终改善青少年精神障碍的预防和治疗策略。