首发精神病患者灰质-白质耦合特征及其与认知功能的关联研究：基于多变量脑网络分析

本研究针对首发精神病(ROP)患者脑结构异常与认知功能障碍的关联机制，采用创新的多区块偏最小二乘相关分析(MB-PLS-C)，首次系统揭示了全脑灰质(GM)厚度/表面积与白质(WM)各向异性分数(FA)的耦合模式差异，发现涉及额颞叶皮层和皮层下通路的特征性GM-WM关联模式，并证实GM厚度-WM FA模式与信息处理速度显著相关，为理解精神病早期神经发育异常提供了新的网络层面证据。

　　

精神病早期阶段的脑结构异常一直是神经科学研究的重点难题。尽管既往研究已发现精神分裂症谱系障碍患者存在广泛的灰质(GM)体积减少和白质(WM)微结构异常，但传统单变量分析方法难以捕捉GM-WM间的复杂网络关系。更关键的是，这些结构异常如何导致患者特征性的认知功能障碍，至今仍缺乏系统解释。这一知识缺口严重制约了我们对精神病神经生物学机制的理解，也阻碍了针对性干预措施的开发。

为突破这一瓶颈，来自澳大利亚墨尔本大学等机构的研究团队在《NeuroImage: Clinical》发表了创新性研究成果。研究团队采用自主研发的多区块偏最小二乘相关分析(MB-PLS-C)技术，对142名受试者(71例首发精神病患者和71名匹配对照)的T1加权和弥散加权磁共振数据进行了全脑GM-WM耦合模式分析，同时评估其与认知功能的关系。这项研究首次系统揭示了精神病早期阶段特征性的GM-WM网络耦合模式及其与认知功能的关联。

研究采用多项关键技术：1) 基于HCP标准化流程的MRI数据采集与预处理；2) 创新的MB-PLS-C多变量分析方法；3) 基于概率纤维追踪的解剖验证；4) NIH认知工具箱标准化评估；5) 采用ComBat算法消除扫描仪差异影响。所有分析均通过严格的置换检验和交叉验证。

【3.1 临床和人口学特征】研究纳入5年内首次发作的非情感性精神病患者，与健康对照在年龄、性别方面严格匹配，确保了组间可比性。

【3.3 GM厚度与WM FA的MB-PLS-C分析】发现两个显著模式：LV2(16.92%方差)显示对照组更强的GM-WM耦合，涉及额叶和扣带回区域；LV3(12.38%方差)则呈现组间相反的GM-WM关联模式，主要映射于患者组的额颞叶区域和皮层下WM束。

【3.4 GM表面积与WM FA的MB-PLS-C分析】同样识别出两个模式：LV1(53.21%方差)反映两组共享的GM-WM关联；LV2(18.97%方差)则显示组间差异模式，涉及广泛皮层区域和15条WM束，包括小脑下脚和放射冠。

【3.5 基于纤维追踪的验证】发现"GM表面积-WM FA"差异模式具有显著解剖连接基础，而"GM厚度-WM FA"模式更多反映皮层-皮层下连接。

【3.6 认知功能相关性】关键发现是ROP组的"GM厚度-WM FA"差异模式WM成分与信息处理速度显著相关(ρ=0.32)，提示皮层下WM改变可能通过影响信息传递效率导致认知障碍。

讨论部分深入阐释了这些发现的科学意义。在方法学层面，MB-PLS-C突破了传统单变量分析的局限，首次在全脑尺度揭示了GM-WM的复杂耦合关系。在生物学层面，研究发现GM厚度和表面积分别与不同的WM束形成特征性耦合模式：厚度相关模式涉及皮层-皮层下通路，可能反映环境因素导致的进行性改变；而表面积相关模式涉及长程联络纤维，可能代表神经发育异常。特别值得注意的是，皮层厚度相关WM模式与信息处理速度的关联，为理解精神病核心认知障碍提供了新的神经基础。

这项研究也存在若干局限，如未能完全控制抗精神病药物影响、样本异质性等。但瑕不掩瑜，其创新性地采用多变量网络分析方法，为理解精神病脑结构异常开辟了新视角。未来研究可进一步追踪这些GM-WM模式在疾病不同阶段的变化规律，并探索其作为生物标志物和干预靶点的潜力。从临床转化角度看，这些发现提示针对特定脑网络的多模态干预可能更有效改善精神病患者的认知功能。