基于静息态MRI的阿尔茨海默病高风险人群脑功能连接组学研究

摘要

目的：阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种脑结构和功能的失连接综合征.本研究旨在探讨AD高风险人群,即遗忘型轻度认知障碍(amnestic mild cognitive impairment,aMCI)患者的脑功能连接组学特征,以刻画早期AD基于全脑的功能连接变化模式,试图从脑网络的角度揭示AD的发病机制. 方法：纳入aMCI患者42例以及年龄、性别、受教育程度相匹配的正常对照者43例.采集所有被试的静息态功能MRI数据,构建基于体素的全脑功能连接.对于每一个灰质体素,通过计算该体素与其他所有灰质体素的连接总和得到功能连接强度(functional connectivity strength,FCS)值,并比较两组间FCS的差异.然后,以组间具有显著差异的脑区作为种子点,计算种子点与全脑其他灰质体素的功能连接,进一步比较两组间功能连接的差异.最后,采用一般线性模型的方法分析具有显著组间差异的功能连接与aMCI患者神经心理学评分的相关性. 结果：两组人群的脑功能网络核心脑区的分布模式大体一致,主要集中在联合皮层区域,但aMCI组的FCS值普遍降低(图1).进一步组间比较显示,aMCI组较对照组在左侧角回、右侧顶上小叶和右侧枕上回的FCS值显著下降(图2).分别以上述三个脑区作为种子点构建全脑的功能连接,发现：以左侧角回作为种子点,两组间功能连接具有显著差异的脑区集中分布于默认网络;以右侧顶上小叶作为种子点,两组间具有显著差异的脑区主要分布在控制网络中的额顶亚系统及背侧注意系统;而以右侧枕叶作为种子点,具有组间差异的脑区分布在视觉皮层、体感运动皮层(图3).最后,相关性分析显示：aMCI患者左侧角回和左侧颞中回之间的功能连接变化与AVLT-R、MOCA得分呈正相关(前者：r=0.42,P＜0.05;后者r=0.36,P＜0.05);右侧顶上小叶与左侧顶下小叶之间的功能连接变化与AVLT-D得分呈正相关(r=0.47,P＜0.05);右侧顶上小叶与辅助运动区之间的功能连接变化与MOCA得分呈负相关(r=0.40,P＜0.05)(图4). 结论：aMCI患者存在广泛的脑功能连接损害,这种损害集中分布于多个子网络,如默认网络、控制网络等,并与早期认知功能的下降有关.这种脑功能连接模式的变化可能揭示了AD这种失连接疾病潜在的病理生理机制.