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进食障碍(EDs)病因复杂,其神经生物学机制尚不明确。研究人员开展 “皮质复杂性在进食障碍中的研究”,发现急性神经性厌食症(AN)患者额叶等区域局部脑回指数(LGI)降低,研究有助于理解 EDs 病理生理,为后续研究指明方向。
在人类的健康领域,进食障碍一直是一个棘手且神秘的难题。进食障碍(EDs)可不是简单的饮食行为问题,它是一类复杂的精神疾病,常常在青春期或青年时期悄然出现,尤其偏爱 “光顾” 女性群体。过去的研究虽然在探索其背后的神经生物学机制上付出了诸多努力,但目前得到的结果仍然充满了不确定性,就像一团迷雾,让人难以看清其真实面目。
在众多进食障碍类型中,神经性厌食症(AN)受到的关注相对较多。在 AN 的急性发作阶段,患者的大脑无论是功能还是结构,都发生了一系列显著的变化。然而,评估 AN 的神经生物学机制困难重重,其中最大的挑战在于神经发育和神经进展过程之间存在着极为复杂的相互作用。AN 发病的青春期,本就是大脑神经发育的关键时期,此时大脑的皮质正经历着大规模的重塑。这就好比一座正在精心建造的大厦,还未完全竣工,就遭遇了 AN 带来的 “狂风暴雨”,使得个体更容易受到环境和生物压力的双重冲击。虽然目前能够直接证明神经发育异常与 AN 之间联系的证据有限,但已有研究指出,童年时期的不良经历、遗传易感性等因素,可能会干扰大脑的正常发育进程,让个体在面对 AN 时更加脆弱。而且,对于 AN 神经进展方面的研究也存在不足,由于长期纵向研究的稀缺,我们对其了解十分有限。
除了 AN,像神经性贪食症(BN)和暴食障碍(BED)等进食障碍,虽然相关研究相对较少,但也在逐渐揭示大脑结构的一些奥秘。研究发现,BN 患者的某些脑区,如额顶叶皮层和后扣带回皮层,出现了皮质变薄的情况;同时,在奖励处理和愉悦刺激预期相关的内侧眶额皮层,灰质体积有所增加。这些发现暗示着大脑结构的改变在这些进食障碍的发生发展中扮演着重要角色。
随着神经影像学技术的不断进步,如今的研究人员拥有了更强大的 “武器”,可以从多个角度深入探索大脑皮质的形态。其中,研究皮质折叠模式成为了一个关键的突破口。因为皮质折叠的变化不仅与大脑的发育和组织密切相关,还可能反映出基因、神经发育和环境因素之间的相互作用。在进食障碍患者中,皮质折叠的异常或许是早期大脑发育受阻的信号,也可能是疾病相关营养不良带来的后果。
为了揭开进食障碍与大脑皮质复杂性之间的神秘面纱,来自意大利帕多瓦大学(University of Padua)等多个研究机构的研究人员展开了一项系统回顾和定性综合研究。他们的研究成果发表在了《European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience》上,为我们理解进食障碍的神经生物学机制带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时,主要运用了以下关键技术方法:首先,通过在 PubMed、SCOPUS 和 EMBASE 这三个权威数据库进行全面的文献检索,获取相关研究资料;然后,制定了严格的纳入和排除标准,对检索到的文献进行筛选,确保研究的科学性和针对性;最后,对符合要求的研究进行数据提取和分析,包括对皮质折叠模式或复杂性的各种测量指标(如局部脑回指数 LGI、分形维数 FD、绝对平均曲率 AMC、沟回形态等)的分析,以此来探究进食障碍患者与健康对照组之间的差异。
研究结果
- 脑回化(Gyrification)
- 急性神经性厌食症(AN)患者的脑回化:在 7 项针对急性 AN 患者脑回化的研究中,无一例外都发现患者的局部脑回指数(LGI)相较于健康对照组(HC)显著降低。这种降低广泛分布于多个皮质区域,包括双侧额叶、左侧颞叶、双侧顶叶、右侧顶叶以及双侧岛叶等。在一项纵向研究中还观察到,急性 AN 患者在部分体重恢复后,LGI 能够迅速恢复正常,而且恢复速度比大脑皮质折叠随年龄变化的速度还要快。
- 康复期神经性厌食症(AN)患者的脑回化:针对康复期 AN 患者的研究较少,且结果并不统一。有研究指出,康复期 AN 患者左额叶的 LGI 相较于 HC 和急性 AN 患者更低,但在顶叶区域,急性 AN 患者的 LGI 又低于康复期 AN 患者和 HC。
- 神经性贪食症(BN)患者的脑回化:仅有一项研究对 BN 患者的脑回化进行了探究,发现 BN 患者左侧内侧眶额皮层(OFC)的 LGI 值低于 HC,但经过多重比较校正后,差异并不显著。
- 脑回化与其他形态学指标及临床数据的关联:部分研究发现,AN 患者脑回化梯度的降低往往出现在脑沟增宽较为明显的区域,而且皮质厚度的改变会直接影响 LGI 在某些脑区(如中央前回和中央后回)的变化。同时,脑回化还与临床变量存在相关性,例如脑回化梯度与急性 AN 患者的病程呈负相关,与发病年龄在病程较短的患者中呈负相关;LGI 在急性 AN 患者中与年龄呈负相关,而且 LGI 还可以作为预测急性 AN 患者治疗效果的指标,基线 LGI 较低的患者治疗效果往往较差。
- 脑回化与图论:两项研究运用图论对基于脑回化的网络进行了评估。其中一项研究发现,急性 AN 患者的小世界指数(SWI)较高,但与对照组在网络整合和分离方面并无差异;而另一项纵向研究则表明,急性 AN 患者在基线时的 SWI 和全局效率低于 HC,体重增加后这些指标与 HC 不再有显著差异,并且疾病持续时间与基线时的平均聚类以及随访时的局部效率存在关联。
- 分形维数(Fractal dimension,FD):3 项研究对 ED 患者的 FD 进行了分析,涉及 AN 患者和康复期 AN 患者,其中一项研究还纳入了 BN 患者。研究结果显示,AN 患者与 HC 相比,在多个皮质区域存在 FD 值的差异,如在左侧中枕叶 gyrus 和右侧中额叶 gyrus,AN 患者的 FD 值较低,而在左侧中央前回则较高。康复期 AN 患者与 HC 相比,在部分脑区的 FD 值也有所不同。此外,FD 值还与临床数据相关,在所有研究组中,FD 值都与年龄呈负相关,在急性 AN 患者中,全脑 FD 值与 BMI 呈正相关,与病程和发病年龄呈负相关。
- 皮质曲率(Cortical curvature):6 项研究对 ED 患者的皮质曲率进行了探究,其中 3 项使用平均曲率作为评估指标,未发现显著结果;另外 3 项使用绝对平均曲率(AMC)进行分析。结果显示,AN 患者与 HC 相比,AMC 值在不同脑区呈现出不同的变化,有的脑区(如左侧中颞叶 gyrus)AMC 值降低,而有的脑区(如右侧前运动 / 背外侧前额叶区域)则升高。而且,急性 AN 患者在体重恢复后,AMC 水平会恢复正常,与 LGI 的变化相似。
- 沟回形态(Sulcal morphology):3 项研究对 ED 患者的沟回形态进行了研究,主要通过测量脑沟深度(SD)和脑沟宽度(SW)来评估。研究发现,AN 患者与 HC 相比,在部分脑区的 SD 和 SW 存在差异,如 AN 患者左侧扣带回沟缘支的 SD 增加,多个主要皮质脑沟的 SW 增大。BN 患者与 HC 相比,右侧颞上回和右侧内侧眶额皮层的 SD 显著增大。
研究结论和讨论
这项研究对进食障碍,尤其是神经性厌食症患者大脑皮质的复杂性进行了全面且深入的剖析。研究发现,急性 AN 患者大脑的局部脑回指数(LGI)、绝对平均曲率(AMC)、脑沟深度(SD)和脑沟宽度(SW)等指标均出现了明显变化,这些变化与疾病的急性阶段以及营养不良密切相关。纵向研究还表明,在青少年 AN 患者体重恢复的过程中,大脑皮质的脑回化现象会部分恢复正常,这充分显示了大脑在恢复过程中具有一定的可塑性。此外,LGI 有望成为预测 AN 患者治疗效果的重要生物标志物,基线 LGI 较低往往预示着较差的治疗结果。
然而,目前的研究也存在一些不足之处。例如,由于各研究在数据报告方面存在较大差异,无法进行定量的荟萃分析;大部分研究为横断面研究,仅有两项针对青少年 AN 患者的纵向研究,且随访时间较短,难以评估大脑皮质形态的长期变化;研究样本量普遍较小,可能会影响研究结果的可靠性;患者的临床变异性,如病程、疾病严重程度和治疗史等因素,在研究中并未得到充分考虑;而且目前缺乏统一的数据分析法,导致研究结果难以综合和比较。
尽管如此,这项研究仍然具有重要的意义。它为我们深入了解进食障碍的神经生物学机制提供了宝贵的线索,让我们认识到大脑皮质的变化在进食障碍的发生发展过程中起着关键作用。未来的研究可以在此基础上,进一步整合多种皮质指标,开展更大规模、更长期的纵向研究,制定标准化的研究方案,从而提高研究结果的可靠性和可比性,为进食障碍的诊断、治疗和预防开辟新的道路。