阿尔茨海默病同侧功能连接的前后向层级重组：多中心验证与生物标志物潜力

《BMC Medicine》：Hierarchical reconfiguration of interhemispheric dialogue in Alzheimer’s disease: a multicenter analysis

　　

摘要

背景

阿尔茨海默病（AD）是一种以进行性认知功能下降为特征的神经退行性疾病。同侧功能连接（HFC）反映了大脑对应半球之间的直接通信，从而实现信息整合。此前关于AD相关HFC改变的研究大多局限于小规模队列和基本统计比较，结果不一致。本研究在大样本、多中心环境下进行系统验证，以阐明AD中HFC改变的空间模式，并评估其作为神经影像学生物标志物的潜力。

方法

本研究对象包括来自7个中心的多名受试者，其中阿尔茨海默病（AD）患者289例，轻度认知障碍（MCI）患者253例，正常对照组（NC）257例。对所有参与者计算HFC，并纳入结构不对称性指标，包括灰质体积（GMV）、分形维数（FD）、皮层厚度（CT）、沟深（SD）和回指数（GI）。为探究AD中的异常HFC模式，我们以诊断为主效应、年龄和性别为协变量，对每个中心分别进行线性回归建模，随后采用随机效应Meta分析汇总各中心间的效应量。为评估HFC作为AD生物标志物的潜力，我们采用留一中心交叉验证的支持向量机进行分类任务，分别使用仅含HFC和结合结构不对称性指标的HFC进行分析。同时采用支持向量回归（SVR）预测简易精神状态检查（MMSE）得分。

结果

AD表现出HFC的前后向层级重组，其特征为后部及皮层下区域HFC系统性降低（例如，右侧海马：Cohen's d = ? 0.541，p-FDR = 0.014；内侧杏仁核：Cohen's d = ? 0.330，p-FDR = 0.009），而在前额叶皮层则出现局灶性升高（例如，A9m：Cohen's d = 0.391，p-FDR < 0.001）。此外，这种HFC的层级重组展现出作为神经影像学生物标志物的潜力，各中心平均ACC达到0.745（AUC = 0.815；F1分数 = 0.774），结合结构指标后ACC最高提升0.129。

结论

这些结果表明，从同侧功能连接的角度来看，AD中的半球间对话发生了层级重组，加深了我们对疾病神经机制的理解。此外，HFC有望作为一种补充性生物标志物，应用于未来的治疗研究和个体化评估。