纤维肌痛患者与健康对照者脑结构差异的源形态学分析:揭示疼痛认知与神经生物学关联

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对纤维肌痛(FM)患者中枢神经系统结构异常机制不明的难题,采用源形态学分析(SBM)技术,对比20例FM患者与健康对照的脑灰质体积(GMV)差异。研究发现FM患者双侧丘脑GMV增加,而壳核、苍白球、小脑等区域GMV降低,且苍白球体积减少与疼痛灾难化(PCS)评分显著相关。该成果为FM的神经病理机制提供了新证据,为靶向治疗策略开发奠定基础。

  

纤维肌痛(Fibromyalgia, FM)是一种以广泛性肌肉骨骼疼痛为核心症状的慢性疾病,全球约2-3%人群受其困扰,女性患者占比尤为突出。这种疾病常伴随睡眠障碍、记忆减退和情绪问题,但长期以来,其病理机制如同蒙着面纱的谜团。传统研究多聚焦于功能性脑异常,而对结构改变的探索却如同盲人摸象。更棘手的是,疼痛灾难化(Pain Catastrophizing)——患者对疼痛的过度消极认知——如何与脑结构变化相互作用,至今仍是未解之谜。

电子科技大学的研究团队决心揭开这一谜题。他们采用源形态学分析(Source-Based Morphometry, SBM)这一前沿技术,对公开数据库中20名FM患者和20名健康对照者的脑结构磁共振成像(sMRI)数据进行深度挖掘。SBM不同于传统体素分析(VBM),它能通过独立成分分析(ICA)识别多脑区协同变化的"网络模式",如同在纷繁复杂的星图中勾勒出星座轮廓。研究还结合疼痛灾难化量表(PCS)、焦虑抑郁评分等临床指标,探索脑结构与心理特征的关联。这项开创性成果发表在《Scientific Reports》上,为FM的精准诊疗提供了新路标。

关键技术方法包括:从开放数据库OpenNeuro获取3T磁共振扫描的T1加权像数据;使用CAT12工具箱进行图像分割和平滑处理;通过最小描述长度(MDL)准则确定4个独立成分;采用GIFT工具箱进行SBM分析,以Infomax算法提取成分;用双样本t检验比较组间差异,并控制年龄和颅内体积(TIV)的混杂效应;最后提取差异脑区的GMV值与临床症状进行偏相关分析。

脑结构差异的源形态学特征
SBM分析揭示出4个稳定成分,其中第4成分在FM组呈现显著高负荷。该成分显示FM患者双侧丘脑GMV异常增大,而右侧小脑6叶、双侧壳核、双侧苍白球等区域GMV普遍减少。这如同发现FM患者大脑中存在独特的"结构指纹",其中丘脑的异常增生可能解释其疼痛敏感度升高,而基底节区的萎缩则暗示运动调节和情绪处理功能的受损。

临床指标与脑结构的隐秘对话
相关分析发现,双侧苍白球GMV减少与疼痛灾难化各维度显著负相关:左侧苍白球体积越小,患者的灾难化总分、无助感、反复思虑(Rumination)和疼痛放大(Magnification)程度越严重。这如同揭示了一条"脑结构-心理症状"的传导链条,提示苍白球可能是认知行为疗法干预的潜在靶点。

讨论部分指出,丘脑GMV增加可能反映其对疼痛信号的过度传递,与既往FM患者"痛觉放大器"理论吻合。而苍白球作为基底节的关键节点,其结构异常与疼痛灾难化的关联首次被明确——这为理解FM患者"越想越痛"的心理生理机制提供了神经基础。小脑、岛叶等区域的萎缩则提示FM可能引发全脑网络的多层次重构。

该研究的临床意义如同点亮一盏明灯:针对苍白球的非侵入性脑刺激(如经颅磁刺激)或可改善疼痛认知;而基于SBM的脑结构特征有望成为FM的客观诊断标志物。未来研究需扩大样本以验证结果的普适性,并追踪药物治疗对脑结构的影响。这项研究不仅为FM的神经生物学机制拼上了关键图块,更开创性地将脑结构变异与心理特征桥接,为开发"神经-心理"双靶点治疗方案提供了科学依据。

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