基于多模态磁共振的小脑在双相障碍中的影像改变及相关神经环路机制初探

Bipolar disorder (BD) is characterized by high incidence, high suicide, high disability, easy misdiagnosis and heavy social burden. However, the pathogenesis mechanism of BD is remains unclear. Early studies have focused on the role of the frontal lobe, temporal lobe and limbic system in BD, however, the cerebellum is often neglected. Our previous studies found the abnormalities of the microstructure and the blood perfusion in the cerebellum and the key node of the prefrontal-thalamic-cerebellar circuit in BD by using diffusion kurtosis imaging and 3 dimensional arterial spin labeling technique, indicating that the cerebellum might be involved in the pathophysiological process of BD. Nevertheless, the alteration mechanism of the cerebellum in BD remains unclear. Therefore, the present study aimed to systematically explore the alteration of the macrostructure, microstructure, resting-state MR function and the perfusion of the cerebellum and the modulation mechanism and modulation mode of the associated neural circuits in BD by using multimodality MRI such as 3 dimensional T1 weighted image, high resolution diffusion tensor imaging, resting-state functional MRI and 3 dimensional arterial spin labeling technique. This project will contribute to understand the role of the cerebellum in the pathophysiology of BD, and to provide a new insight for elucidating the pathogenesis of BD and valuable objective imaging biomarkers for early diagnosis and early intervention for BD. The findings will have important scientific significance and social values.

双相障碍（BD）具有高发病、高自杀、高致残、易误诊和社会负担重等特点，其发病机制仍不清楚。目前研究多关注BD额颞叶及边缘系统的作用，而小脑的作用常被忽略。本课题组前期以扩散峰度成像及动脉自旋标记技术发现BD有小脑及前额-丘脑-小脑环路重要节点微观结构及血流灌注的异常，提示小脑可能参与BD的病理生理过程，但其参与机制尚不明确，且当前缺乏针对小脑的多模态神经影像研究及相关神经环路功能异常的探讨。因此，本项目拟采用多模态MRI技术如T1结构像、扩散张量成像、静息态功能成像、动脉自旋标记等技术系统地从宏观及微观结构、静息态功能、血流灌注及结构和功能连接等多方面探讨小脑在BD中的作用，力图阐明小脑及相关神经环路在BD中的调控模式和机制。本研究有助于理解小脑在BD神经病理生理过程中的作用，为阐明BD的神经病理生理机制提供新思路，为BD的早诊断、早干预提供客观影像生物标记，具有重要科学意义和社会价值。

双相障碍（BD）具有高发病、高自杀、高致残、易误诊和社会负担重等特点，其发病机制仍不清楚。既往研究多关注BD额颞叶及边缘系统的作用，而小脑的作用常被忽略。本课题组前期以扩散峰度成像及动脉自旋标记技术发现BD有小脑及前额-丘脑-小脑环路重要节点微观结构及血流灌注的异常，提示小脑可能参与BD的病理生理过程，但其参与机制尚不明确，且缺乏针对小脑的多模态神经影像研究及相关神经环路功能异常的探讨。本项目采用多模态磁共振技术重点探讨小脑在BD中的作用：1. 利用扩散峰度成像技术对BD患者进行研究，发现BD患者右侧红核的平均扩散峰度值显著减低。红核是小脑与大脑皮层联络通路上的重要节点，本结果提示BD患者小脑-大脑环路的中间节点红核存在微观结构的异常；2. 基于增强版的扩散加权成像技术（eDWI）技术发现，BD患者双侧小脑上脚、小脑半球、小脑扁桃体及右侧齿状核的超高b值表观弥散扩散系数（ADCuh）值增高，双侧小脑上脚D*值及D值增加，小脑扁桃体D*值减低。其中，双侧小脑上脚的ADCuh值与抑郁评分呈正相关关系。3. 通过静息态功能磁共振研究发现BD患者脑低频振幅在常规频段和slow-4亚频段双侧楔前叶/后扣带回减低，在slow-5亚频段右侧楔前叶低频振幅减低，右侧枕中回低频振幅增加，其中减低的促甲状腺激素与双侧楔前叶/后扣带回低频振幅的改变呈正相关，提示BD患者存在静息态脑自发活动功能受损。本项目为阐明BD的神经病理生理机制提供新思路，为BD的早诊断、早干预提供了客观影像生物标记，具有重要科学意义和社会价值。