基于大样本任务态脑功能网络的ADHD分型及其与伴随精神障碍共病研究

Attention deficiency/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most common mental disorders, with prevalence in school-age children over 10%. ADHD is of high heterogeneity, and therefore endo-phenotypes of high specificity (for example task-based brain fMRI) are required to provide more details for ADHD subtyping. I have been participating in the IMAGEN project over 6 years and investigating the neural basis and genetic determinant of behaviours in adolescents. For instance, I have discovered a novel ADHD candidate gene VPS4A through establishing a weighted voxel co-activation network (WVCNA) of task-based brain fMRI. In the pilot study of this proposal, ADHD’s different characterising behaviours show distinguishable association fingerprints in varied task-based brain fMRI networks, and also share certain fMRI networks with common comorbid mental disorders. Therefore, by using task-based brain fMRI from large population-based datasets, this study will establish specific brain networks based on items of relevant mental disorders through novel whole brain approaches. These specific brain networks will then be used to re-classify ADHD subtypes and investigate the neurophysiological basis of ADHD comorbidity. This study will improve our understanding of ADHD’s etiology and providing new biomarkers for the genetic study and treatment of ADHD.

注意力缺陷多动障碍（ADHD）是人群中最常见的严重精神障碍之一，在学龄儿童中的发病率>10%。ADHD具有高度异质性，需使用特异性的内表型（如任务态脑功能影像）来提供更精细的分型信息。申请人长期参与IMAGEN计划，专攻青少年行为的脑影像及遗传学分析，曾基于任务态脑功能影像的加权体素共激活网络(WVCNA)的构建找到了全新的ADHD致病基因VPS4A。本项目的预研结果显示，ADHD的不同代表性性状在多个任务态脑网络中呈现出特异性的关联指纹，并与常见伴随精神障碍共享特定网络。因此，本研究将基于已有的大型群体数据库及任务态脑功能影像，使用创新性的全脑级别分析获取相关精神障碍评分子项的特异性脑网络，并以此划分ADHD的亚型以及探索ADHD共病的神经生理学基础。本研究将促进对ADHD病理的理解，并为ADHD的遗传学研究及治疗提供新的生物学标记。

研究背景：..注意力缺陷多动障碍（ADHD）是人群中最常见的严重精神障碍之一，在儿童中发病率>5%并可能持续到成年之后。当前ADHD的诊疗面临亚型划分和高共病性两大难题，因此需要使用可代表特异性神经环路的内表型（如任务态脑功能影像）来更精细的解析其分型和共病机理。..项目一：.研究内容：.针对青少年中ADHD共病和分型的神经基础这一关键科学问题，研究者基于“奖赏加工”、“行为抑制”和“情绪加工”这三种重要的认知神经环路，探索ADHD症状在不同认知神经环路上的特异性神经标记物。..主要结果：.研究者发现三种认知神经环路与“外向障碍”（如ADHD、“品行障碍”等）的症状显著相关（修正后解释度为16%），并进一步找到多动、冲动、注意力缺陷和品行问题这四个行为域在三种神经环路下显著相关的（特异的和共享的）核心脑区，特别是统一了长期以来关于右侧下额叶区域调控“行为抑制”还是“注意力”的理论假设争论。..科学意义：.该研究不仅揭示了外向行为障碍共病及分型的神经生物学机理，为跨疾病诊断及分型治疗提供了重要的理论基础，也为利用多任务模态神经影像大数据解析多维度行为数据提供了重要的研究范式。相关论文于2020年发表在《自然杂志》子刊、国际权威综合性期刊《自然人类行为》上。..项目二：.研究内容：.研究者在超过1300名青少年上对任务态脑功能影像及行为随访数据（14至19岁）进行了统计建模分析，探索决定ADHD症状是否会由青少年持续到成年的神经基础。..主要结果：.研究者发现奖赏处理功能（以腹内侧前额叶皮质为代表）的紊乱以及反应准备（以丘脑为代表）上的功能缺陷可以作为判断青少年是否存在持续性ADHD症状风险的神经生物标志物。..科学意义：.本研究提出了简单且具有较高效应量的持续型ADHD的风险预测模型，因而具有可直接转化为临床应用的可能。相关论文将于2022年发表在的儿童精神障碍领域的顶级期刊《美国儿童与青少年精神病学会杂志》上。