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精神分裂症患者存在额枕叶异常交互，其神经机制不明。研究人员利用同步 EEG-fMRI 数据，研究额枕叶功能障碍与症状关系。发现症状影响大脑层级分离和信息传递，MOR 和 CB1等有重要作用，为理解疾病机制提供新视角。
在精神健康领域，精神分裂症一直是一个神秘且极具挑战性的疾病。它如同隐藏在大脑深处的 “暗礁”，给患者的生活带来了巨大的冲击。精神分裂症患者常常出现幻觉、认知障碍等症状，这些症状背后的神经机制却如同迷雾，一直未能被完全揭开。目前，虽然有各种理论试图解释精神分裂症的病理机制，但对于额枕叶之间异常交互的具体过程和影响因素，科学界还知之甚少。为了打破这一困境，深入了解精神分裂症的发病机制，来自电子科技大学成都脑科学研究院临床医院等机构的研究人员展开了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为我们理解精神分裂症提供了新的线索和方向。
研究人员采用了多种先进的技术方法来开展这项研究。首先，他们收集了 107 例精神分裂症患者（SZ）和 62 例年龄、性别匹配的健康对照（HC）的同步脑电图（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）数据。通过这些数据，他们能够同时观察大脑的电活动和功能连接情况。其次，利用 BrainSpace 工具 box 计算皮质梯度和梯度离心率，以此来描述大脑功能网络的层级结构和区域分离趋势。此外，通过行波分析量化额枕叶之间的信息传递，并结合正电子发射断层扫描（PET）数据评估神经递质系统的作用，还借助 Neurosynth 获取认知加权模式，深入探究认知功能与大脑活动的关系 。
梯度离心率和行波的变化
研究人员计算了基于三个主要梯度的梯度离心率，以此来量化大脑功能分离趋势。结果发现，精神分裂症患者额叶和颞叶的梯度离心率增加，而额叶和顶叶部分区域的梯度离心率降低。进一步用四分位距检查额枕叶之间的分离程度，发现患者额枕叶的分离度显著降低，这表明患者大脑这两个区域的功能连接出现了异常。在行波方面，研究发现组间和频段的交互作用对前向波（FW）功率有显著影响，SZ 组的 θ 波 FW 功率高于 HC 组，而 HC 组的 θ 波 FW 功率显著低于 δ 波。但后向波（BW）功率在频段和组间未表现出显著的交互作用。
结合 EEG 和 fMRI 的研究
研究人员结合同步记录的 EEG 和 fMRI 数据，分析了 δ 或 θ 频段行波活动与梯度离心率之间的关系，以此评估大脑功能层级的改变。与 HC 组相比，SZ 组在多个脑区出现了梯度离心率与行波功率相关性的变化。例如，在额叶的部分脑区，如额上回、额下回等，梯度离心率与 δ-FW、θ-FW 的相关性增强；而在枕叶的部分脑区，如舌回、楔叶等，相关性降低。在与 BW 的相关性方面，也出现了类似的脑区特异性变化，这些结果揭示了精神分裂症患者大脑功能连接的异常模式。
受体与疾病易感性的关联
研究人员通过多元线性回归，探究神经递质受体和转运体密度与梯度离心率和行波功率之间关联模式的关系。结果显示，多种神经递质受体对这种关联模式有显著贡献。例如，H3、5-HTT 和 DAT 对梯度离心率与 δ-BW 功率的关联模式拟合贡献较大；MOR 对梯度离心率与 θ-BW、δ-FW、θ-FW 功率的关联模式均有重要贡献 。这表明神经递质系统在精神分裂症患者大脑功能异常中起着关键作用。
疾病易感性与认知功能的关系
研究发现，有七个认知加权模式与患者梯度离心率和 θ-FW 功率的关联模式密切相关，分别是视觉感知、搜索、面部识别、识别、节奏、运动控制和编码。其中，视觉感知对模型拟合的贡献较大，且在多个认知模式中起主导作用。进一步研究发现，注视、导航、分类、视觉注意和视觉感知对离心率和行波之间改变的关联贡献最大，这说明认知功能与大脑功能异常之间存在紧密联系。
临床症状的调节作用
研究人员通过调节分析发现，不同症状维度对大脑功能的影响存在差异。阳性症状评分较高主要影响腹外侧前额叶叶中 FW 功率与梯度离心率之间的关系；阴性症状评分则主要影响岛叶、额颞叶岛盖、颞下回和颞中回中 FW 或 BW 功率与梯度离心率的关系；一般症状评分主要影响腹外侧前额叶叶中 FW 功率与梯度离心率的关系。此外，病程对额枕叶梯度离心率四分位距与 θ-FW 功率的关系有调节作用，病程较长时，两者的关系更强 。
治疗的潜在影响
研究人员还探究了氯丙嗪等效剂量与梯度离心率分布和行波功率之间的关系，发现两者无相关性，且氯丙嗪等效剂量与这些指标之间也不存在交互作用。即使将药物作为协变量，病程的显著调节作用依然存在，这表明病程对大脑功能的影响较为独立，不受药物治疗的明显干扰。
在讨论部分，研究人员指出，该研究为理解精神分裂症中额顶叶的交互作用及其与大脑结构的关系提供了新的视角。患者额枕叶梯度离心率的变化与前向波 θ 功率相关，且这种关系在疾病进展中受到病程的调节，这意味着疾病发展过程中自下而上的信息处理受到了破坏。同时，MOR 等神经递质与大脑活动和层级分离的关联，为解释精神分裂症的病理机制提供了新的线索。此外，研究还发现岛叶在精神分裂症中存在异常，其梯度离心率降低，与后向波活动的相关性减弱，表明岛叶可能参与了自上而下信息处理的中断，这进一步加深了我们对精神分裂症病理机制的理解。
总的来说，这项研究揭示了精神分裂症中额枕叶层级组织对自下而上信息处理的重要影响，以及岛叶在自上而下信息处理中的关键作用。同时，明确了神经递质 MOR 和 CB1等在大脑层级分离属性与信息传递关系改变中的潜在作用，这些改变可能与精神分裂症患者视觉信息处理缺陷有关。该研究为深入理解精神分裂症的病理机制提供了多模态的证据，有助于未来开发更有针对性的治疗方法，改善患者的生活质量。
