主观认知下降的脑白质结构网络拓扑异常研究

上传时间:2017-06-02 浏览次数:

作者:韩璎教授,首都医科大学附属宣武医院神经内科

主观认知下降(subjective cognitive decline, SCD),被认为是阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease, AD)的早期阶段,是发展成为轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)的高危人群。AD是一种典型的失连接疾病,基于神经影像人脑连接组的已有研究表明,AD和MCI患者的全脑连接网络拓扑组织结构发生了异常改变,然而,脑网络的拓扑变化是否在SCD阶段已经出现尚不清楚。这个研究中,我们纳入了36名SCD患者和51个健康被试,通过弥散张量成像和图论的定量分析方法来探究大脑白质网络的拓扑结构。我们建立了每个被试的大脑白质结构网络,并对两组人的脑网络拓扑属性从全局到局部连接进行了全面比较。图论分析表明,相对健康被试,SCD患者的白质结构网络的全局效率和局部效率显著下降,主要集中在双侧眶额区,左侧丘脑等脑区(图1)。我们进一步发现在一些包含长程结构连接的连通子网络损伤,并且使用这些成分可以较好地区分出SCD病人和健康被试(AUC = 93%)(图2)。此外,SCD患者与健康被试的核心节点分布相似,但核心节点之间的连接强度有所下降,同时核心节点与非核心节点之间的连接、非核心节点之间的局部连接强度也都显著下降,并且与SCD病人的记忆下降相关(图3)。最后,我们证明使用不同阈值和不同脑区划分方法可以得到相似的结果。该研究提示大脑白质结构连接的损伤在AD的最早期阶段已经出现,这为主观认知下降病人的早期诊断提供了潜在的,基于连接组学的生物学标记。该项研究成果已被国际放射学领域顶级期刊Radiology杂志接收。

图1. SCD患者脑白质网络节点效率显著下降的脑区分布(p < 0.05, FDR corrected)


图2. SCD患者脑白质网络连接强度显著降低的子网络分布(p < 0.05, corrected)和基于该子网络连接强度对SCD和正常分组的ROC曲线


图3. SCD患者脑白质网络rich-club和loca边l的连接强度与记忆延迟评分具有显著的正相关



Disrupted topological efficiency of white matter structural connectome in individuals with subjective cognitive decline
Ni Shu1,2,3, Xiaoni Wang4,5, Qiuhui Bi1,2,3, Tengda Zhao1,2,3, Ying Han
4,5,6,7*