首发和慢性精神分裂症患者从核心脑区出发的异常环路研究

Schizophrenia is a type of dynamic neurodevelopmental disorder manifesting different dysfunctions at different disease stages. Our previous study of functional connection analysis from the whole brain has shown that the core pathological region of first-episode schizophrenia patients is mainly located in the Broca’s area. With disease progression, alterations in thalamic connections were more prevalent. To expand this study and to better understand the function and specific changes of core brain regions in different disease stages of schizophrenia patients, in the present study, we collected more than 1,000 samples from five institutes, including functional magnetic resonance imaging in resting state from first-episode and chronic schizophrenia patients. The method termed ‘hypothesis-based voxel-level functional connectivity’ would be used to construct functional network maps based on Broca’s area and thalamus area in both groups of patients respectively, and to find the abnormal neural circuits connecting to the core pathological area. The constructions of functional connectivity based on voxel level could help to understand the subtle changes in core brain regions at a more detailed level. These abnormal circuits connecting to the core brain regions may also serve as potential targets for noninvasive brain stimulation. Their connections with the core brain regions can affect the core pathological regions, thereby achieving the therapeutic effects.

精神分裂症是一种动态神经发育障碍疾病，不同疾病阶段可能在功能上有所差异，我们前期从全脑的功能连接分析表明首发精神分裂症患者功能异常的主要区域位于Broca区，随着疾病的进展，丘脑连接的改变更为普遍。为了拓展这一工作，更好的理解核心脑区在精神分裂症患者不同疾病阶段的功能以及具体改变，我们的研究收集了五个站点一千多个样本，包括首发和慢性精神分裂症患者的静息态功能磁共振影像，拟采用基于假设的体素水平的功能连接分析，分别对两组患者构建基于Broca区和丘脑区域为感兴趣区的功能网络图谱，寻找这两组病人连接到核心病理区域的异常神经环路。这些基于体素对体素的功能连接的构建，为我们从更精细水平上理解核心脑区的细微改变提供了帮助。这些与核心脑区的异常环路也可能作为非侵入脑刺激的潜在靶点，通过它们与核心病理区相连，从而影响核心病理区而达到治疗的效果。

精神分裂症是一种动态神经发育障碍疾病，不同疾病阶段可能在功能上有所差异，我们前期脑成像研究表明，首发精神分裂症患者的一个核心病理区域是布洛卡区。随着疾病进展，丘脑连通性的改变变得更加普遍。在考虑可能的干预研究时，因为Broca区在语言中很重要，而丘脑位于大脑深处，这两个区域都不能作为TMS的刺激靶点。在这种情况下，理解这两组患者的从核心脑区的共同病理回路可能会突出一个关键的共同网络和治疗的新靶点。本研究共收集937例首发精神分裂症患者和慢性精神分裂症患者样本。我们使用基于假设的体素水平的功能连接分析来计算功能连接，分别将左侧布罗卡区和丘脑作为首发和慢性精神分裂症患者感兴趣的区域。我们的研究结果表明，在首发和慢性精神分裂症患者中，从核心脑区出发最大的异常功能连接环路都连接到中央前回和中央后回区域。此外，布洛卡区和丘脑均显示出与中央前回和中央后回的解剖纤维连接。鉴由于这些皮质区域的相对可及性，我们认为这些区域在早期发病和慢性精神分裂症的核心病理区域之间的功能重叠和解剖连接可能是一个有希望的神经调节治疗靶点。