早期精神分裂症患者灰质中神经突密度与扩散峰度的影像学研究揭示疾病标志物

本研究针对传统扩散张量成像(DTI)在灰质微结构评估中的局限性，采用神经突定向弥散和密度成像(NODDI)与扩散峰度成像(DKI)技术，对早期精神分裂症患者(n=54)和健康对照(n=51)的皮层灰质进行分析。研究发现患者组平均峰度(MK)和各向同性扩散分数(viso )显著增高，且神经突密度指数(NDI)降低与抗精神病药物累积剂量相关。该研究为早期精神分裂症的微结构异常提供了新型影像学生物标志物，对理解疾病病理机制具有重要意义。

　　

精神分裂症作为一种复杂的神经发育障碍，其病理机制至今尚未完全阐明。传统神经影像学研究多聚焦于白质异常或皮层厚度变化，而对灰质微结构的探索相对滞后。这主要受限于技术手段——经典的扩散张量成像(DTI)模型难以准确刻画灰质中高度异质的微环境。随着神经突定向弥散和密度成像(NODDI)和扩散峰度成像(DKI)等新型模型的问世，研究者终于获得了窥探灰质"微观世界"的利器。这些技术进步为验证"突触修剪假说"等经典理论提供了可能，也为理解精神分裂症早期病理改变带来了新机遇。

来自Human Connectome Project - Early Psychosis (HCP-EP)项目组的研究人员开展了一项开创性工作，他们首次将NODDI和DKI模型联合应用于早期精神分裂症患者的灰质研究。这项发表在《Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging》的研究纳入了54名病程不足5年的患者和51名健康对照，通过多模态磁共振成像技术，系统比较了两组在皮层厚度、神经突密度指数(NDI)、方向分散指数(ODI)、各向同性扩散分数(v_iso
)和平均峰度(MK)等指标的差异。研究还特别关注了这些参数与抗精神病药物累积剂量的关系。

研究团队采用了多项关键技术：首先运用snakedwi预处理流程对扩散数据进行校正，包括Gibbs伪影去除、涡流和运动校正等；其次采用Microstructure Diffusion Toolbox拟合NODDI模型参数；通过随机场理论(RFT)进行全脑表面聚类分析；使用spin test检验空间相关性；并严格控制部分容积效应的影响。所有分析均校正了年龄、性别和扫描站点等混杂因素。

研究结果部分，首先在人口统计学分析中发现患者组较年轻、教育程度更低且吸烟率更高。关键的影像学发现包括：

1. ROI分析显示患者组v_iso
   和MK显著增高，皮层厚度普遍降低，而NDI和ODI未见组间差异。
2. RFT分析鉴定出16个皮层厚度降低的集群、10个v_iso
   增高的集群(主要位于岛叶、颞叶和枕叶)以及10个MK增高的集群(集中在顶叶和枕叶)。
3. 部分容积分析证实v_iso
   变化并非由脑脊液污染导致。
4. 临床相关性分析发现NDI降低与抗精神病药物累积剂量显著相关，尤其在右半球广泛区域。

讨论部分，研究者提出了几个重要观点：MK和v_iso
改变可能反映精神分裂症固有的病理特征，如神经炎症或细胞结构复杂性增加；而NDI降低则与疾病负担相关，可能代表突触密度减少等迟发性改变。空间分布分析表明，不同参数异常模式各异，提示灰质病理改变的异质性。特别值得注意的是，岛叶的显著v_iso
增高与其在精神分裂症中的关键作用相符，而顶枕叶MK改变则可能解释患者的认知功能障碍。

这项研究具有多重意义：首次在早期精神分裂症中系统描绘了灰质微结构异常图谱；证实DKI参数可能作为疾病状态标志物，而NDI更适合评估疾病进展；为"神经炎症假说"提供了影像学证据。局限性包括无法完全排除部分容积效应、NODDI模型假设的生物学合理性待验证等。未来研究需要结合组织学验证，并开展纵向追踪以明确这些标志物的时序变化规律。这项工作为理解精神分裂症灰质病理开辟了新视角，也为早期干预提供了潜在的客观评估指标。