阻塞性睡眠呼吸暂停中睡眠依赖性前扣带皮层兴奋-抑制平衡改变将BOLD-CSF耦合改变与认知表现联系起来

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Sleep-dependent alterations in anterior cingulate cortex excitation–inhibition balance link alterations in BOLD-CSF coupling to cognitive performance in obstructive sleep apnea

　　

目的：皮层类淋巴功能障碍和兴奋-抑制失衡在阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)相关认知障碍中的作用仍需进一步研究。本研究旨在探讨OSA中睡眠相关的类淋巴功能和神经递质变化及其与认知的关系。

方法：87名参与者（50例OSA患者，37例对照）完成了睡前MRI，随后进行整夜多导睡眠监测(polysomnography, PSG)记录，并在睡后接受MRI以评估睡眠依赖的类淋巴和神经递质变化。在全皮层、前扣带皮层(anterior cingulate cortex, ACC)、后扣带皮层(posterior cingulate cortex, PCC)和默认模式网络(default mode network, DMN)皮层评估静息态血氧水平依赖(blood-oxygen-level-dependent, BOLD)信号和脑脊液(cerebrospinal fluid, CSF)信号（BOLD-CSF耦合），作为间接的类淋巴相关影像学指标。在ACC和PCC中测量磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy, MRS)衍生的γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)和谷氨酸/谷氨酰胺(glutamate/glutamine, Glx)水平，作为兴奋-抑制(excitation-inhibition, E/I)平衡的间接神经化学指标。采用一般线性模型、线性混合效应模型、相关分析和调节分析来检验组间差异、BOLD-CSF耦合和神经递质的整夜变化及其与认知表现的关系。

结果：在中重度OSA组中，睡前全皮层和ACC-BOLD-CSF耦合较对照组减弱；ACC-GABA显示组×时间交互作用（ηp² = 0.105，p-FDR = 0.049），仅在对照组中观察到显著的整夜下降（Cohen's d = 0.75，p-FDR = 0.007）。ACC-BOLD-CSF耦合和ACC-E/I的整夜变化幅度较大均与较差的认知独立相关。ACC-E/I变化还调节了BOLD-CSF耦合与认知的关系（β = 0.590，p = 0.015），仅在较小的E/I变化幅度下存在显著负相关（β = ?0.729，p = 0.002）。

结论：研究结果表明，OSA严重程度与ACC特异性的BOLD-CSF去耦联以及ACC-GABA整夜下降的紊乱相关。整夜E/I变化幅度调节了BOLD-CSF耦合变化与认知表现之间的关联。这些初步发现强调了ACC-BOLD-CSF耦合和神经化学改变与OSA相关认知障碍的潜在相关性。未来需要更大样本量的研究来证实这些发现。

**研究背景**

阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)是一种以反复觉醒和慢性间歇性夜间低氧为特征的睡眠相关呼吸障碍，患病率高但常被漏诊，并与日间过度嗜睡、生活质量下降及认知功能减退相关。OSA可能构成认知衰退和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的早期但可干预的危险因素，然而其导致认知障碍的神经病理机制尚不清楚。类淋巴(glymphatic)系统通过星形胶质细胞水通道蛋白4(aquaporin-4, AQP4)介导脑脊液(cerebrospinal fluid, CSF)与间质液的对流交换，清除代谢废物，其功能衰竭被认为是痴呆的最终共同通路。类淋巴功能具有明显昼夜波动，在慢波睡眠中最有效，OSA患者的睡眠碎片化可损害该过程。既往定量MRI研究多聚焦于皮层下类淋巴功能障碍，而皮层类淋巴功能在OSA中的改变尚不明确；新近提出的静息态血氧水平依赖-脑脊液(BOLD-CSF)耦合作为皮层类淋巴相关功能的非侵入性影像指标，在OSA中显示前部皮层为主的异常，但其睡眠-觉醒周期中的动态变化及与高级认知网络的关系仍未充分表征。此外，MRS研究提示OSA存在GABA能和谷氨酸能神经递质系统失调，但皮层区域特异性的兴奋-抑制(excitation-inhibition, E/I)平衡改变及其与认知的关联尚缺乏研究。基于此，研究人员