双相情感障碍认知功能障碍的新机制：灰质微结构异常与细胞外游离水增加的关联研究

本研究针对双相情感障碍(BD)认知功能障碍的神经机制不明问题，采用扩散峰度成像(DKI)、游离水成像(FWI)和神经突定向分散密度成像(NODDI)技术，结合白质(TBSS)与灰质(GBSS)空间统计方法，首次揭示灰质微结构中细胞外游离水(FW)增加与认知损伤的强相关性，为BD的病理机制提供了新视角。

　　

论文解读
双相情感障碍(BD)患者普遍存在认知功能障碍，但背后的神经机制始终成谜。传统影像学研究多聚焦白质(WM)完整性异常，却难以解释临床症状的异质性。更棘手的是，常规扩散张量成像(DTI)因技术局限可能掩盖真相——它既无法区分组织内外的水分子扩散，也不能捕捉灰质(GM)的微妙变化。这种认知"黑箱"严重阻碍了精准诊疗的发展。

来自顺天堂大学的研究团队在《NeuroImage》发表的研究另辟蹊径，他们创新性地采用多模态扩散磁共振技术，对28名缓解期BD患者和28名健康对照(HC)进行全脑扫描。研究通过扩散峰度成像(DKI)捕捉非高斯分布的水分子扩散，用游离水成像(FWI)剥离细胞外游离水(FW)干扰，结合神经突定向分散密度成像(NODDI)量化神经突几何特征，并首次并行应用白质骨架空间统计(TBSS)与灰质骨架空间统计(GBSS)方法，实现了WM与GM微结构的精准对比。

关键技术方法
研究采用3T磁共振采集多壳层扩散加权图像(DWI)，通过MRtrix3和FSL进行预处理，计算DTI指标(FA/MD/RD/AD)、DKI指标(MK/AK/RK)、FWI指标(FW/FAt)及NODDI指标(ISOVF/ICVF/OD)。采用TBSS分析WM，GBSS分析GM，以年龄、性别和颅内体积为协变量进行组间比较，并通过WAIS-IV评估认知功能相关性。

研究结果
3.1 整体微结构改变
白质改变：TBSS显示BD患者FA、FAt普遍降低，MD、RD广泛升高，伴随MK、RK下降及FW增加，提示WM纤维结构破坏与细胞外水增多。值得注意的是，胼胝体和扣带回的OD升高暗示轴突排列紊乱。

灰质改变：GBSS揭示前额叶、颞叶等皮层区域AD、MD、RD显著升高，ISOVF和FW同步增加，反映GM中细胞外空间扩大。小脑区虽无DTI指标变化，但ISOVF/FW升高提示独特病理机制。

3.2 认知功能关联
最具突破性的发现是：

• 工作记忆指数(WMI)与右侧后放射冠FW呈负相关
• 处理速度指数(PSI)与双侧扣带回峡部、小脑皮层等区域的FW/ISOVF显著负相关
• 语言理解指数(VCI)与DTI指标呈现复杂关联模式

这些关联主要集中于默认模式网络(DMN)关键节点，而WM指标与认知的相关性微弱，颠覆了传统认知。

讨论与意义
该研究首次系统论证了BD认知障碍更可能源于GM微结构病变而非WM损伤。细胞外FW增加可能反映：1)神经炎症导致的血管源性水肿；2)血脑屏障破坏引起的水分子渗透。这种改变在DMN核心区域(后扣带回、楔前叶等)尤为显著，解释了患者注意力和工作记忆缺陷——DMN作为"大脑静息网络"，其异常将直接影响任务态下的认知资源分配。

技术层面，多模型互补策略破解了DTI的固有局限：DKI捕捉组织复杂性，FWI剥离游离水干扰，NODDI量化神经突形态，GBSS则克服了传统GM分析中的部分容积效应。特别值得注意的是，ISOVF(各向同性体积分数)与FW的协同升高，为神经退行性变假说提供了影像学证据。

临床转化方面，该研究提示：1)针对DMN的神经调控可能改善认知症状；2)FW或可作为治疗反应标志物；3)需重新评估锂剂(21例患者曾使用)对GM微结构的保护作用。局限性包括样本量较小、未完全排除CSF干扰等。这些发现为理解BD的"认知解剖学"开辟了新维度，未来研究可结合PET-MRI进一步揭示FW增加的分子机制。