《Brain Research Bulletin》:Dynamic and static spontaneous activity alterations and neurotransmitter coupling in chronic tinnitus
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研究人员采用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)测量脑血氧水平依赖(BOLD)信号,以振幅为低频波动(ALFF)表征局部自发活动;静态ALFF(sALFF)反映扫描期间平均活动水平,动态ALFF(dALFF)以滑动窗内ALFF变异系数(CV)刻画时间变异性。
研究人员采用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)测量脑血氧水平依赖(BOLD)信号,以振幅为低频波动(ALFF)表征局部自发活动;静态ALFF(sALFF)反映扫描期间平均活动水平,动态ALFF(dALFF)以滑动窗内ALFF变异系数(CV)刻画时间变异性。研究人员整合sALFF与dALFF,在慢性耳鸣患者中观察局部自发活动异常,并使用JuSpace工具将异常图与来自PET/SPECT的健康人神经递质受体/转运体密度图做空间相关。结果显示,慢性耳鸣组左侧颞上回(STG)的sALFF升高,右侧楔前叶dALFF降低;sALFF差异与5-HT2a、5-HT4、D1、血清素转运体(SERT)、代谢型谷氨酸受体5(mGluR5)、GABAA受体密度正相关,dALFF差异与多巴胺转运体(DAT)、SERT、囊泡乙酰胆碱转运体(VAChT)密度正相关。研究人员据此认为,慢性耳鸣不仅存在静态与动态自发活动异常,且不同神经递质系统对静态活动和动态活动具有差异化调控作用,可为神经调控及药物干预提供机制依据。
《Brain Research Bulletin》刊发的该项研究聚焦慢性耳鸣的脑功能与神经递质机制。耳鸣是在无外界声刺激时感知声音的现象,持续超过6个月为慢性耳鸣,全球约14.4%人群受累,约2.3%症状严重。既往静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)研究多使用静态低频振幅(sALFF)描述局部自发活动,但只能反映扫描期平均水平;动态低频振幅(dALFF)可刻画局部活动的时间变异性,相关慢性耳鸣研究仍缺乏。同时,耳鸣被认为与兴奋性/抑制性神经递质失衡有关,但局部自发活动改变与神经递质空间分布的关系尚不清楚。因此,研究人员整合sALFF与dALFF,并从空间层面探讨其与多种神经递质受体/转运体分布的联系,以更全面理解慢性耳鸣异质性并为靶向治疗提供依据。
作者为开展研究,前瞻性纳入80例慢性耳鸣患者与68名年龄、性别、受教育年限匹配的健康对照(HC);患者符合原发性耳鸣诊断、病程≥6个月、18至70岁且认知正常,并排除继发性耳鸣、恐声症、神经精神疾病、癫痫、影响耳鸣药物、MRI禁忌等。影像上采集3T结构像与rs-fMRI,预处理后用RESTplus计算sALFF,用DPABI滑动窗计算dALFF,窗长40个重复时间(TR)、步长1个TR,并以30和50个TR做稳健性验证;再用JuSpace以Spearman相关分析sALFF/dALFF组间差异图与PET/SPECT神经递质图的空间耦合,做空间自相关与部分容积校正,错误发现率(FDR)校正。
研究结果如下。
异常局部自发活动:研究人员通过组间sALFF比较发现,慢性耳鸣患者左侧颞上回(STG)值显著升高;通过dALFF比较发现,右侧楔前叶值显著降低。更换30个TR与50个TR窗口后结果相似,说明动态发现对窗长选择具有稳健性。
ALFF与神经递质图的空间相关:研究人员将sALFF差异图与神经递质密度图做空间相关,发现sALFF变化与5-HT2a、5-HT4、D1、血清素转运体(SERT)、代谢型谷氨酸受体5(mGluR5)、GABAA受体密度呈显著正相关;将dALFF差异图与神经递质密度图做空间相关,发现dALFF变化与多巴胺转运体(DAT)、SERT、囊泡乙酰胆碱转运体(VAChT)密度呈显著正相关。结果表明静态活动异常更多关联血清素、多巴胺、谷氨酸和GABA系统,动态活动异常更多关联多巴胺、血清素和乙酰胆碱系统。
讨论部分总结:研究人员指出,左侧STG作为听觉处理核心节点,静态高活动反映持续性异常感觉输入;右侧楔前叶作为默认模式网络(DMN)关键枢纽,动态变异性下降可能削弱注意从内部信号中灵活脱离的能力,二者共同构成自下而上听觉高兴奋与自上而下注意偏向。神经递质方面,血清素系统既影响局部活动强度也参与动态调节,SERT同时关联sALFF与dALFF;多巴胺系统通过D1参与听觉皮层功能重塑,通过DAT参与活动稳定性;GABAA与mGluR5关联提示抑制/兴奋失衡参与耳鸣;VAChT关联dALFF提示胆碱能系统调节局部活动时间变异性,并可能涉及听觉网络与边缘系统交互。研究人员也说明本研究为横断面、样本量有限,且神经递质图来自健康人,只能提示空间关联而非因果。
结论部分翻译:本研究结合静态与动态指标,发现慢性耳鸣患者左侧颞上回sALFF升高、右侧楔前叶dALFF降低;ALFF改变与不同神经递质空间分布显著相关。其中sALFF主要与血清素、多巴胺、谷氨酸和GABA能受体分布相关,dALFF与多巴胺、血清素及胆碱能转运体相关。这些结果揭示了不同神经递质系统对慢性耳鸣相关神经活动的差异化调控作用,为慢性耳鸣神经病理机制提供了新见解。