《Developmental Cognitive Neuroscience》:Sex and pubertal stage as moderators of the association between resting-state connectivity of striatal circuitry and reward sensitivity in the Adolescent Brain Cognitive Development study
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改变后的奖赏敏感性(升高或减弱)已在一系列精神障碍中被观察到。理解奖赏敏感性个体差异相关的神经发育通路,将有助于为多种障碍的预防与干预提供依据。在本注册报告(Registered Report)中,研究人员使用青少年脑认知发展研究(Adolescent Bra
改变后的奖赏敏感性(升高或减弱)已在一系列精神障碍中被观察到。理解奖赏敏感性个体差异相关的神经发育通路,将有助于为多种障碍的预防与干预提供依据。在本注册报告(Registered Report)中,研究人员使用青少年脑认知发展研究(Adolescent Brain Cognitive Development? study,ABCD study?)的基线、2年随访和4年随访波次数据(被试平均年龄为10、12和14岁),采用静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging)考察上述通路。研究目的为检验纹状体与默认模式网络(default mode network)及扣带-岛盖网络(cingulo-opercular network)的连接是否关联奖赏敏感性个体差异,以及效应是否因性别(sex)与青春期阶段(pubertal stage)而异。结果表明,奖赏敏感性与腹侧纹状体(ventral striatum,VS)—默认模式网络连接呈正相关,与腹侧纹状体—扣带-岛盖网络连接呈负相关。此外,背侧纹状体(尾状核caudate与壳核putamen)与扣带-岛盖网络连接更高的青少年,其奖赏敏感性随青春期发展下降更明显。总体而言,纹状体与扣带-岛盖网络连接增强可能通过扣带-岛盖网络(参与自我调节与认知控制)对奖赏相关功能调控增强,从而与奖赏敏感性降低相关。
研究背景与动机
奖赏敏感性(reward sensitivity)指个体受奖赏驱动、寻求奖赏及从奖赏中体验愉悦的动机、行为与情感倾向,其增强或减弱(如快感缺失anhedonia)与物质使用障碍、暴食障碍、重性抑郁及精神分裂症等精神障碍相关。多数相关障碍起病于青春期前后,而青春期恰是奖赏敏感性、脑奖赏反应及性别与青春期阶段差异显现的关键窗口。既往任务态研究一致指向纹状体(striatum,含腹侧纹状体VS与背侧纹状体尾状核、壳核)在奖赏加工中的作用,但静息态功能连接(resting-state functional connectivity,rsFC)研究显示纹状体与皮层网络(尤其是默认模式网络DMN与扣带-岛盖网络CON)连接和奖赏敏感性关联方向不一,且多基于成人小样本。ABCD研究中已有两项用二分类快感缺失指标的研究结果难以复现,尚无人用连续维度指标(BAS量表)检验纹状体rsFC与奖赏敏感性关系,亦未系统检验性别与青春期阶段的调节作用。该文发表于《Developmental Cognitive Neuroscience》,旨在填补上述缺口。
主要技术方法概括
研究人员采用ABCD研究(release 6.1)基线、2年与4年随访数据,保留通过rsFC质量控制的观测(约万余观测级样本)。奖赏敏感性由行为抑制/激活系统量表(BIS/BAS)中BAS三子量表(Drive、Fun Seeking、Reward Responsiveness)总分表征;rsFC基于Gordon分区提取腹侧纹状体、尾状核、壳核与DMN、CON及其他皮层网络的平均Fisher-z连接;性别取出生分配性别,青春期阶段由父母报告青春期发展量表(PDS)转为Tanner 1–5期,并构建stage-for-age残差;统计采用线性混合效应模型,随机截距含被试、家庭、站点,固定效应含连接×性别、连接×青春期阶段(及stage-for-age、年龄)交互,协变量含头动与帧数及社经人口学变量,多重比较用FDR校正(q<0.05)。
研究结果
Aim 1 主效应:在控制协变量后,VS–DMN连接(B=1.671,partial η2=0.000355)与尾状核–DMN连接(B=0.909,partial η2=0.000115)正向预测BAS总分;VS–CON连接(B=?1.655,partial η2=0.000401)负向预测BAS总分;壳核–CON连接(B=1.520,partial η2=0.000385)正向预测BAS总分。即VS与DMN耦合越强奖赏敏感性越高,VS与CON耦合越强奖赏敏感性越低。
Aim 2 性别调节:性别×连接交互项均不显著(FDR p>0.05),假设“男性关联更强”未得到支持。
Aim 3 青春期阶段调节:尾状核–CON连接×青春期阶段交互显著(B=?1.056,partial η2=0.000101),壳核–DMN(B=?0.893)与壳核–CON(B=?0.971)连接×青春期阶段交互显著;高连接组随青春期推进奖赏敏感性下降更陡。以stage-for-age替代时,尾状核–CON(B=?1.580)与壳核–CON(B=?1.695)交互仍显著:低连接者“发育提前”伴更高奖赏敏感性,高连接者反之。无性别×青春期阶段×连接三重交互。
讨论与结论翻译
讨论指出,既往ABCD研究用二分类快感缺失未复现rsFC效应,本研究用维度BAS指标揭示VS–DMN正联、VS–CON负联的稳定小效应;背侧纹状体–CON高连接预示青春期奖赏敏感性更快下降,符合CON通过认知控制抑制奖赏驱动的假说。性别未调节主关联,提示皮层-纹状体耦合的维度化奖赏关联具跨性别共性;青春期阶段(而非单纯年龄)调节背侧纹状体效应,说明生理成熟度而非 chronological age 本身重塑连接-行为关系。结论:奖赏敏感性的神经关联体现为VS与自我参照DMN正耦、与调控性CON负耦;背侧纹状体–CON连接在青春期对奖赏敏感性的负向轨迹起放大作用,为针对青春期的跨诊断预防提供了神经标记思路。