作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2012-4-25 9:14:32
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贺永张志珺等理清人脑“高速路网”
对阿尔茨海默病治疗具有重要意义

正常情况和阿尔茨海默病患病情况的对比图片来源:医师网
 
■本报记者 张双虎
 
在老龄化日趋显著的情况下,阿尔茨海默病(AD,俗称老年痴呆)已成为严重的社会公共卫生问题,其高发病率、高致残率已成为影响人类健康的重大疾患。
 
在国家杰出青年科学基金和国家自然科学基金重点项目等资助下,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室研究员贺永团队和东南大学附属中大医院神经精神医学科教授张志珺团队对此进行了系统研究,发现遗忘型轻度认知障碍(aMCI)和恢复期老年抑郁症(RGD)存在相似的神经环路损害模式。近日,《神经科学杂志》(The Journal of Neuroscience)以封面文章发表了该研究成果。
 
探究共病机制
 
阿尔茨海默病对人类健康危害较大,但人们目前还没有找到有效的应对办法。
 
“阿尔茨海默病早期治疗应该有较大作为。”贺永对《中国科学报》说,“早发现、早治疗很重要,但首先要区分哪些人会患上阿尔茨海默病,哪些人不会。两者在治疗方案和用药上应区别对待。”
 
近年来,遗忘型轻度认知障碍和恢复期老年抑郁症患者被认为是阿尔茨海默病的高危人群。患者可能会进一步发展成阿尔茨海默病,但也可能并无大碍。如果能在遗忘型轻度认知障碍或恢复期老年抑郁症阶段对症施治,对预防和治疗阿尔茨海默病来说就能事半功倍。因此,阐明遗忘型轻度认知障碍和恢复期老年抑郁症可能的“共病”机制,已成为目前国际上阿尔茨海默病研究领域的一个重要科学问题。
 
“了解两者的共病机制就是研究它们有哪些共同特征,有哪些差异,进而掌握它们共同的发病机理,为进一步探讨两种疾病神经调节环路研究,以及把握阿尔茨海默病高风险人群治疗时间窗研究提供依据。”贺永说。
 
提供新视角
 
在国家自然科学基金的持续资助下,贺永团队在计算神经影像与人脑连接组学研究方面进行了系统研究。他们采用多个模态的神经影像技术,并结合数学图论的计算方法,研究活体人脑结构和功能网络的连接模式。
 
在前期关于脑结构网络的研究中,该团队提出采用结构磁共振图像获得的脑皮层灰质形态学数据构建人脑结构网络模型的计算方法,建立了世界上第一个活体人脑结构连接网络草图,发现了人脑不同区域之间的灰质厚度具有“小世界”组织方式。采用该方法,研究人员建立了阿尔茨海默病和白质多发硬化病的脑结构网络失连接模型,建立了基于扩散磁共振图像人脑白质结构网络的计算方法,并成功将其用于性别、阿尔茨海默病、白质多发硬化病和老年抑郁研究中。
 
在脑功能网络研究上,他们采用静息态磁共振数据构建了人脑在时间和空间上的功能连接网络,发现人脑自发活动在不同脑区间具有等级模块化设计原则。针对脑网络研究中的若干方法学问题进行了研究。评价了不同脑分区方法对脑网络构建的影响,及脑功能网络在不同时间上的可重复性。
 
在最新的研究成果中,张志珺团队和贺永团队运用弥散张量成像技术,对35名恢复期老年抑郁症患者、38名发现遗忘型轻度认知障碍患者和30名正常对照进行了大脑弥散张量成像扫描,然后采用确定性纤维跟踪技术重建了三组人群的大脑白质纤维连接网络,并采用复杂网络分析技术考察了脑网络的全局和局部拓扑属性。
 
弥散张量成像技术是一种核磁共振成像技术,也是目前唯一能无创检测大脑白质纤维连接的成像方式。它改变了人们想了解大脑白质纤维必须对动物或对尸体进行解剖研究的窘境。
 
“因此这种成像技术在阿尔茨海默病及其高危人群的脑白质环路研究上具有重要作用。”贺永说,“我们和张教授团队合作,先用这种成像技术进行图像采集,再拿来进行计算机分析。”
 
研究表明,两个病人组的脑白质纤维连接网络同正常人一样都表现出高效的“小世界”连接属性,但是他们的全脑网络连接强度和全局效率较正常对照显著降低,两种疾病患者之间无显著差异。在脑区的局部节点上,两组病人的节点效率在额叶脑区都降低,并且发现遗忘型轻度认知障碍组比恢复期老年抑郁症组在后扣带皮层的效率更为降低。
 
该研究结果提示遗忘型轻度认知障碍和恢复期老年抑郁症患者的脑神经环路变化模式具有较多的共同点,研究首次证实了两者在发病机制上存在内在关联,为了解阿尔茨海默病的发病机制提供了新的视角。
 
掌握“路网”预知病情
 
“大脑白质纤维就像我们的交通网络,如果交通网络哪个部分出现问题,就会影响一些相应的功能。”贺永说,人类依靠神经细胞(神经元)来感知刺激和兴奋,并通过神经网络将这些刺激或兴奋传导给不同的功能单元。
 
研究人员通过对正常人和疾病患者大脑白质纤维的对比分析,可以发现哪些人的大脑“路网”可能会出现问题,有发展成老年痴呆的倾向,哪些人不会发展成老年痴呆。这在阿尔茨海默病早期诊断、或轻度阿尔茨海默病治疗上有重要意义。
 
“在治疗上就可以通过对白质纤维网络的干预,改善通路,或寻找替代通路进行治疗。”贺永说,“如果对全脑白质纤维网络有更深入的了解,人们通过从小孩到老人白质纤维发育轨迹的了解。解决更多和脑认知相关的疾病。如小孩多动症、孤僻症、自闭症等。”
 
《中国科学报》 (2012-04-25 A3 基金)
 
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