基于扩散磁共振成像的神经突微结构指标与阿尔茨海默病风险的关联研究

为解决阿尔茨海默病（AD）早期检测难题，研究人员通过神经突定向弥散与密度成像（NODDI）技术，分析了65名认知正常老年人的APOE-e4基因携带者与非携带者的脑微结构差异。研究发现，神经突密度指数（NDI）在多个脑区（如海马CA1、内嗅皮层）与APOE-e4状态及认知评分显著相关，而传统体积MRI无差异。该研究为AD早期生物标志物开发提供了新思路。

　　

阿尔茨海默病（AD）的早期诊断一直是神经科学领域的重大挑战。传统MRI和认知测试往往在症状出现前难以捕捉细微的脑部变化，导致干预时机延误。随着全球老龄化加剧，开发能够识别AD超早期病理改变的技术成为迫切需求。近年来，扩散磁共振成像（dMRI）的进阶技术——神经突定向弥散与密度成像（NODDI）崭露头角，它通过量化神经突密度指数（NDI）和方向分散指数（ODI），有望揭示传统影像学无法检测的微结构异常。

为验证这一技术潜力，研究人员利用AD神经影像计划（ADNI3）队列，对65名认知正常老年人（含25名APOE-e4携带者）展开研究。通过对比海马、内嗅皮层等AD易损脑区的NODDI参数、传统体积指标及蒙特利尔认知评估（MoCA）分数，团队发现APOE-e4携带者的左侧梭状回NDI值显著升高（β=0.015，p=0.02），且双侧内嗅皮层NDI与MoCA分数呈正相关（p=0.001-0.05）。这些微结构变化早于任何体积萎缩或认知下降，表明NDI可能成为AD超早期预警指标。论文发表于《Experimental Gerontology》。

关键技术包括：1）基于ADNI3队列的横断面设计；2）NODDI模型计算NDI/ODI；3）海马亚区自动分割；4）线性回归分析APOE-e4效应；5）错误发现率（FDR）校正。

主要结果

1. APOE-e4相关微结构差异：NDI在携带者的双侧梭状回、内嗅皮层及左侧海马CA1-CA3区显著增高（β=0.015-0.03，p<0.05），而ODI仅在左侧CA1升高（β=0.037，p=0.008）。
2. 体积指标阴性结果：传统MRI测量的脑区体积无组间差异。
3. 认知相关性：右侧CA2-3区NDI与MoCA分数正相关（p=0.02），提示微结构变化可能影响认知储备。

结论与意义
该研究首次系统证实NODDI指标（尤其是NDI）可敏感捕捉APOE-e4携带者的脑微结构改变，这些变化发生于临床前阶段且独立于宏观萎缩。内嗅皮层与海马CA1区的特异性改变，与AD病理最早累及边缘系统的假说高度吻合。相比传统MRI，NODDI为AD风险人群的早期识别提供了更精准的影像学生物标志物，对临床试验受试者筛选和干预时机选择具有重要价值。未来需纵向研究验证这些微结构变化是否预测AD转化。