基于图论的fMRI研究揭示甲基苯丙胺使用障碍的性别特异性脑网络拓扑改变

《Drug and Alcohol Dependence》：Sex-Specific Alterations in Brain Network Topology in Methamphetamine Use Disorder: A Graph Theory-Based fMRI Study

本研究针对甲基苯丙胺使用障碍(MUD)脑网络机制不清且存在性别差异的问题，通过采集78例MUD患者和65例健康对照(HCs)的静息态fMRI数据，运用图论方法分析发现：MUD患者存在广泛节点指标异常，女性患者表现出更显著的全局网络指标改变和更广泛的节点差异，揭示了性别特异性的网络病理特征，为制定性别分层治疗策略提供了重要依据。

　　

甲基苯丙胺使用障碍(Methamphetamine Use Disorder, MUD)作为一种严重的中枢神经系统 stimulant 滥用疾病，不仅给个人健康带来巨大危害，也造成了沉重的社会负担。随着神经影像学技术的发展，越来越多的研究开始关注MUD患者大脑功能连接的变化特征。已有研究发现患者存在默认模式网络(Dorsal Default Mode Network, dDMN)与其他脑区功能连接异常，小脑网络内部连接降低，后部凸显网络内部连接增强等现象。然而，这些研究大多局限于特定脑区或神经环路的功能异常，未能从整体网络层面系统揭示MUD的神经机制。

更为重要的是，既往研究存在明显的性别失衡问题。由于激素水平、成瘾机制和药物反应等方面的差异，男性和女性在MUD的临床表现和神经基础方面可能存在显著不同。例如，女性患者的甲基苯丙胺使用往往与情绪问题更为相关。然而，大多数基于图论的脑网络研究仅纳入男性参与者，导致研究结果的普适性受到限制，且不同研究之间的结果存在明显不一致。这种不一致是否与性别因素有关，目前尚缺乏直接证据。

在此背景下，上海交通大学医学院附属精神卫生中心的研究团队在《Drug and Alcohol Dependence》上发表了一项创新性研究，首次采用性别平衡设计，系统探讨了MUD患者脑功能网络的拓扑特性及其与冲动性的关联。该研究通过结合图论分析和多维冲动性评估，为理解MUD的性别特异性神经机制提供了新的视角。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：采集78例MUD患者（49例男性，29例女性）和65例人口学匹配的健康对照的静息态fMRI数据；使用RESTplus V1.30构建功能连接矩阵；采用GRETNA V2.0.0计算全局效率(Global Efficiency)、节点中心性(Nodal Centrality)等图论指标；进行组间比较和与Barratt冲动性量表的相关分析，并应用错误发现率(False Discovery Rate)校正。

参与者特征分析

研究共纳入143名参与者，其中MUD组78例，健康对照组65例。所有MUD患者均符合DSM-5中重度MUD诊断标准，教育年限≥9年，年龄18-50岁，且未接受任何药物治疗，无共病其他DSM-5轴I障碍或严重躯体疾病。两组在年龄、教育水平等人口学特征上无显著差异，确保了研究结果的可比性。

全局网络指标的组间比较

通过协方差分析(ANCOVA)考察组别（MUD vs HCs）和性别（男性 vs 女性）对五个全局网络指标的影响，结果显示组别主效应在所有全局指标上均不显著。这一发现表明，与健康对照组相比，MUD患者的整体脑网络组织特性保持相对完整，网络拓扑结构的改变主要体现在局部节点水平而非全局层面。

节点网络指标的异常分布

在节点水平上，研究发现MUD患者存在广泛分布的节点指标异常。具体表现为双侧前下三角区、右侧直回、左侧楔叶、双侧辅助运动区、双侧顶叶区和枕叶等脑区的节点指标出现显著改变。这些区域涉及认知控制、视觉处理、运动协调等多种重要功能，提示MUD的神经病理机制具有多脑区协同异常的特征。

性别特异性网络改变

研究发现了显著的性别相关主效应，涉及多个关键节点指标，包括度中心性(Degree Centrality)、局部效率(Local Efficiency)、聚类系数(Clustering Coefficient)和节点效率(Nodal Efficiency)等。特别值得注意的是，女性MUD患者表现出更高的全局网络指标，且节点指标异常的范围比男性患者更为广泛。这一发现首次为MUD的性别二态性网络病理提供了直接证据。

网络指标与冲动性的关联

相关性分析结果显示，特定的节点网络指标与Barratt冲动性量表得分存在显著相关。这表明脑网络拓扑结构的改变可能与MUD患者的冲动性行为特征存在内在联系，为理解MUD核心症状的神经基础提供了重要线索。

本研究通过系统的图论分析，揭示了MUD患者脑功能网络拓扑结构的性别特异性改变模式。研究结果表明，MUD的神经病理机制具有明显的性别二态性特征：女性患者表现出更为广泛的前额-顶叶-枕叶网络功能紊乱，而男性患者则显示出相对较好的网络完整性保护。这一发现不仅解释了既往研究结果不一致的可能原因，更重要的是强调了在MUD的临床干预中需要考虑性别特异性因素。

从临床转化角度来看，本研究的结果具有重要的实践意义。首先，研究提示针对MUD的治疗策略应当根据性别进行分层，女性患者可能需要更全面的神经认知功能干预，而男性患者则可侧重于特定的网络节点功能恢复。其次，网络指标与冲动性的关联为开发基于神经影像的生物标志物提供了潜在靶点，有助于实现MUD的精准诊断和疗效评估。

此外，本研究的方法学创新也为未来相关研究提供了重要参考。通过采用性别平衡设计、整合多维度行为评估、运用严格的统计校正方法，研究确保了结果的可靠性和推广性。这种综合研究范式有望在物质使用障碍领域得到更广泛的应用。

总之，这项研究不仅深化了我们对MUD神经机制的理解，更重要的是开创了从性别视角研究物质使用障碍脑网络特征的新范式。研究结果强调了个性化治疗策略的重要性，为开发针对特定网络脆弱性的干预措施奠定了理论基础。随着神经影像技术的不断进步和样本规模的扩大，未来研究有望进一步阐明MUD性别差异的发育轨迹和分子机制，最终推动更有效的预防和治疗策略的出现。