基因表达与神经递质谱关联的大脑半球偏侧化改变作为恐慌症的潜在生物标志物研究

本研究针对恐慌症(PD)患者大脑半球偏侧化机制不明的科学问题，通过静息态功能磁共振成像(fMRI)结合转录组学和神经递质分析，首次揭示了皮质-基底节-丘脑网络的偏侧化参数(PAS)异常与多巴胺/5-羟色胺受体密度、乙酰胆碱转运体分布的相关性，其75.52%的诊断准确率为PD提供了新型生物标志物。

　　

恐慌症作为一种突发性强烈恐惧发作的精神障碍，其神经机制研究长期聚焦于经典的"恐惧网络模型"，但大脑半球功能偏侧化这一重要特征却鲜有关注。随着神经影像学发展，学者们发现抑郁症、强迫症等精神疾病都存在特征性的偏侧化改变，然而这种不对称性在恐慌症中究竟呈现何种模式？与基因表达和神经递质系统有何关联？能否成为诊断标记物？这些问题成为领域内亟待破解的科学谜题。

中南大学湘雅二医院的研究团队在《Progress in Lipid Research》发表了一项开创性研究。他们采用多模态研究方法，对58例初诊未用药的恐慌症患者和85名健康对照进行了为期4周的纵向追踪。研究团队创新性地运用不对称参数(PAS)量化半球偏侧化程度，结合艾伦人脑图谱(AHBA)的转录组数据和神经递质图谱，首次系统揭示了恐慌症特有的偏侧化模式及其分子基础。

关键技术方法包括：1)静息态fMRI采集与功能连接强度(FCS)计算；2)基于不同相关性阈值(0.15/0.2/0.25)的偏侧化参数(PAS)分析；3)影像-转录组关联分析；4)多巴胺/5-羟色胺受体密度及乙酰胆碱转运体分布的空间相关性分析；5)机器学习模型构建用于诊断分类和治疗效果预测。

【主要发现】

1. 偏侧化特征：与健康组相比，患者组在尾状核/苍白球和丘脑区域表现出显著增强的半球内功能连接和负向PAS值，这种异常模式在三种不同相关性阈值下保持稳定。

2. 分子关联：空间相关性分析显示，这些偏侧化改变区域的基因表达特征与神经信号转导、突触功能密切相关，特别是多巴胺DRD2、5-羟色胺HTR2A受体密度和囊泡乙酰胆碱转运体(VAChT)分布呈现显著空间相关性。

3. 临床价值：PAS参数在机器学习模型中展现出75.52%的诊断准确率，对治疗结果的预测相关性高达0.763，表明其作为客观生物标志物的潜力。

4. 治疗响应：尽管4周帕罗西汀单药治疗后患者焦虑症状显著改善，但偏侧化模式未见明显变化，提示这些改变可能是恐慌症的"特质性"而非"状态性"特征。

【结论与意义】

该研究首次从半球功能偏侧化视角揭示了恐慌症的新机制：皮质-基底节-丘脑网络的异常偏侧化可能通过影响多巴胺能、5-羟色胺能和胆碱能神经传递，导致广泛的前额叶-颞叶-枕叶-顶叶区域功能紊乱。这一发现为经典的恐惧网络模型提供了重要补充，将研究焦点从表层的皮层活动异常引向深部核团的功能失衡。

特别值得注意的是，研究建立的PAS量化方法突破了传统偏侧化研究的局限，其与分子特征的空间关联分析为理解精神疾病的"影像-基因-递质"多维交互提供了范式。诊断模型的优异表现则推动了恐慌症客观评估工具的研发，而治疗前后偏侧化模式的稳定性提示其可能成为疾病分型的潜在指标。这项研究为恐慌症的精准诊疗开辟了新途径，也为其他精神障碍的神经机制研究提供了重要参考。