心理所國際合作研究揭示抑郁癥患者人腦功能連接組模塊化重組特性
基于數學(xué)圖論分支的復雜網(wǎng)絡(luò )理論是分析復雜關(guān)系的強有力工具,近年來(lái)被廣泛應用于腦網(wǎng)絡(luò )成像研究中。模塊化分析是復雜網(wǎng)絡(luò )的典型方法,可用于檢測大尺度腦網(wǎng)絡(luò )結構特點(diǎn)。研究發(fā)現:人腦網(wǎng)絡(luò )是以模塊化進(jìn)行結構與功能組織構建的,而這種基本組織結構會(huì )受到各種神經(jīng)精神疾病條件的影響。
日前,中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室、中國科學(xué)院心理研究所腦與心智畢生發(fā)展研究中心、重慶醫科大學(xué)第一附屬醫院、西南大學(xué)心理學(xué)部、廣西師范學(xué)院和美國印第安納大學(xué)的研究人員開(kāi)展國際合作,檢測了抑郁癥患者的大腦功能模塊化重組。
該研究共對46名未服藥抑郁癥患者、38名已服藥抑郁癥患者和50名健康匹配對照志愿者進(jìn)行了人腦磁共振成像檢測,其中包括大腦形態(tài)影像和靜息態(tài)功能影像。研究人員通過(guò)多重尺度模塊檢測算法來(lái)探測三組志愿者的腦網(wǎng)絡(luò )模塊化分特性,這一算法可以在進(jìn)行模塊劃分時(shí),通過(guò)調節相關(guān)參數來(lái)控制模塊劃分的分辨率,從而精細地進(jìn)行模塊化重組檢測。舉例來(lái)說(shuō),人們可以將腦網(wǎng)絡(luò )想象成一個(gè)大城市,城市可以劃分成幾個(gè)大城區,進(jìn)一步細分可以劃分成街道,再細分可以劃為小區、單元樓、每戶(hù)人家。經(jīng)過(guò)這一算法運算后,可以得到人腦網(wǎng)絡(luò )一系列從粗到細的模塊劃分,根據每種劃分的參數穩定性選出最合適的劃分方式。
研究結果表明(圖1):與正常對照組相比,兩個(gè)病人組都在視覺(jué)網(wǎng)絡(luò )和默認網(wǎng)絡(luò )表現出相似的重組特性,但在額頂控制網(wǎng)絡(luò )卻表現出不同的重組改變形式;額頂控制網(wǎng)絡(luò )的三個(gè)功能模塊和體感運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )在未服藥條件下表現出更強的模塊間功能連接,而這些連接增強在藥物控制下大部分可以達到正??刂平M水平,值得關(guān)注的是額頂網(wǎng)絡(luò )的外側模塊(FPC-A的圖中編碼為4)并未表現出對藥物的上述重組效果。
圖1. 抑郁癥患者的人腦功能連接組模塊化重組
這一合作研究的上述發(fā)現展示了抑郁癥相關(guān)的人腦連接組特定模塊網(wǎng)絡(luò )組織特性的改變,同時(shí)揭示了藥物對重塑腦網(wǎng)絡(luò )模塊特性改變的潛在作用,為各類(lèi)臨床干預提供了全腦系統水平上的靶向網(wǎng)絡(luò )及其相關(guān)腦區。
該研究受?chē)铱萍疾?span>973項目、國家自然科學(xué)基金面上和重點(diǎn)國際合作項目、北京市科學(xué)與技術(shù)基金、科學(xué)院與荷蘭國際合作項目、國家社會(huì )科學(xué)重大項目、國家科技部基礎科學(xué)數據共享服務(wù)平臺項目、以及美國國立衛生研究院R01項目資助。
文章在線(xiàn)發(fā)表于Cerebral Cortex。
論文信息:
Ye He*, Sol Lim, Santo Fortunato, Olaf Sporns, Lei Zhang, Jiang Qiu, PengXie*, Xi-Nian Zuo*.(2018). Reconfiguration of Cortical Networks in MDD Uncovered by Multiscale Community Detection with fMRI.Cerebral Cortex, In Press, https://doi.org/10.1093/cercor/bhx335.
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