Molecular Psychiatry: 基于7T fMRI的抑郁症患者基底神经节-丘脑-皮质回路连接性研究

抑郁症（MDD）是一种常见的精神障碍，其病理生理机制涉及大脑多个区域的功能失调。基底神经节-丘脑-皮质回路在调控情绪和认知功能中起重要作用，已有研究表明，抑郁症患者在这些回路中存在连接性异常。然而，关于这些连接性变化的具体模式及其在不同网络中的表现仍不完全清楚。本研究利用7特斯拉（7T）超高场（UHF）静息态功能磁共振成像（fMRI）技术，探讨抑郁症患者与健康对照组在全脑范围内的功能连接性差异。

本研究使用7T MAGNETOM Terra扫描仪（Siemens Healthineers）记录静息态fMRI数据，并采用包含1Tx/32Rx通道头线圈的无线电频率传输和接收系统。静息态fMRI数据采集采用多重带加速回波平面成像（EPI）协议，重复时间（TR）为2000ms，回波时间（TE）为25ms，翻转角（FA）为70°，空间分辨率为1.3 mm。结构图像的采集采用磁化准备的快速梯度回波（MP2RAGE）协议，通过不同的反转时间（TI）和翻转角（FA）记录并结合获得校正图像。

数据预处理步骤包括将MRI数据从DICOM格式转换为NIfTI格式，使用CONN工具箱基于SPM12软件进行预处理，涉及去噪、归一化、运动校正、切片时间校正、异常检测和分割等步骤。功能连接性分析采用基于广义线性模型（GLM）的多变量模式分析（MVPA）全脑功能网络连接性（FNC）分析，纠正多重比较后得到显著性差异的网络集群。

图1.MDD患者与健康对照之间显著差异的静息态功能连接聚类

在抑郁症患者与健康对照组之间，全脑静息态FNC分析显示在136个可能的网络内和网络间集群中，有三个集群存在显著差异。抑郁症患者在双侧豆状核、双侧苍白球和前扣带回（AC）以及双侧颞枕部梭状回皮质（TOFusC）和双侧外侧枕皮质（iLOC）之间的网络连接性减弱。这些区域的连接性减弱可能与面部识别信息的调节障碍有关。

抑郁症患者在左侧豆状核与左侧前部和右侧后部上颞回（aSTG和pSTG）之间的连接性减弱，而在双侧丘脑与右侧aSTG、双侧pSTG、右侧中央前回（PreCG）和双侧中央后回（PostCG）之间的连接性增强。在抑郁症患者和健康对照组之间，双侧上外侧枕皮质（sLOC）显示出显著的绝对连接性增加，尤其在抑郁症患者中表现为过度连接性。这一现象表明在抑郁症患者的视觉皮质区域可能存在感知和更复杂功能的改变。

图2. 聚类1：各组内的平均连接值和90％置信区间（Fisher's z变换的相关系数）

本研究通过7T UHF静息态fMRI数据的探索性分析，识别了抑郁症患者与健康对照组在全脑范围内的显著功能连接性变化。研究发现，抑郁症患者的基底神经节-丘脑-皮质回路中存在低连接性和高连接性现象。具体而言，集群1和集群2涉及这些回路的路径，而集群3则强调视觉区域的半球间连接性增加，提供了抑郁症患者感知和复杂功能改变的额外证据。这些发现有助于更好地理解抑郁症的神经生物学机制，并可能为未来的治疗策略提供新的线索。

原始出处:
Hagen J, Ramkiran S, Schnellbächer GJ, et al. Phenomena of hypo- and hyperconnectivity in basal ganglia-thalamo-cortical circuits linked to major depression: a 7T fMRI study. Molecular Psychiatry. 2024.