多模态磁共振对帕金森病抑郁皮质-边缘系统结构和功能连接障碍的研究

The prevalence of depression is 40% in Parkinson's disease (PD), due to the overlap clinical symptoms between PD and depression and lacking objective diagnostic index of clinical, the depressed PD（DPD）often be missed diagnosis and misdiagnose. Multi-modal magnetic resonance imaging（MRI） study found that cortico-limbic system dysfunction may be a brain imaging characteristics in DPD patients. However, little is known about the characteristics of cortico-limbic structural and connection networks and coupling between them. To solve these problems, this project employs a multi-modal MRI to analyze the characteristics of cortico-limbic structural and connection networks and the coupling between them, and to clarify the characteristics of cortico-limbic system dysfunction in DPD, to supplement and enrich the brain connections omics research spectrum, the results of the study are expected to be clarify pathological mechanism under DPD, objective evaluation index is expected to establish in DPD diagnosis.

帕金森病抑郁发生率高达40%，由于二者临床症状部分重叠且缺乏客观的诊断指标，临床常易漏诊和误诊。多模态磁共振成像的帕金森病抑郁研究发现，帕金森病抑郁患者皮质-边缘系统存在功能障碍，这可能是DPD患者脑影像的特征。但是，帕金森病抑郁患者皮质-边缘系统结构连接和效应连接以及二者耦合性的特征却还不清楚。针对这些问题，本项目拟用多模态磁共振成像技术，对帕金森病抑郁患者脑结构连接、效应连接及二者耦合性特征进行分析，阐明DPD患者是否存在皮质-边缘系统功能效应连接、结构连接和二者耦合性的异常，以此补充和丰富脑连接组学的研究谱，预期研究结果为阐明帕金森病抑郁患者神经病理机制提供理论基础，有望建立DPD脑影像学诊断客观评价指标。

通过对帕金森病伴抑郁患者功能和结构连接的研究，我们发现：①帕金森病患者腹侧背盖区和前扣带回功能连接的增强和帕金森病患者抑郁程度正相关，而黑质纹状体和感觉运动区功能连接增强和运动症状密切相关；②帕金森病患者运动症状主要和左腹外侧前额叶、右侧楔前叶、辅助运动区、左侧角回局部一致性改变相关，而其抑郁症症状主要和两侧小脑半球、两侧中央前后回、左侧额下回、左侧后扣带回、右侧背外侧前额叶局部一致性改变相关；③在此基础之上，我们进一步分析了帕金森病患者脑白质结构连接的特点，我们发现，帕金森病患者存在广泛的白质结构损害，而帕金森病伴抑郁患者损害主要区域集中于额叶-边缘系统；④帕金森病患者脑结构网络显示小世界特征属性，而相比于不抑郁的帕金森病患者，帕金森病伴抑郁患者脑结构的全局效率和局部效率均明显降低，其中局部效率降低区域主要集中于皮层-边缘系统，帕金森病伴抑郁的患者前额叶—边缘系统脑结构网络连接明显增强，且这种增强和抑郁评分负相关；⑤应用机器学习方法，提取帕金森病患者全脑影像特征，帕金森病患者显示异常的白质纤维束集中于与运动症状和非运动症状相关的区域，机器学习的方法能够很好的提取帕金森病患者脑影像特征并作出分类。.本研究结果为阐明帕金森病伴抑郁患者神经病理机制提供理论基础，上述研究是对这一领域既往帕金森病伴抑郁患者脑功能特征研究的推进和补充。本研究明确了帕金森病患者脑网络各司其职，运动和抑郁有不同的通路负责，而有一部分脑区则共同对运动和抑郁起作用；我们关于帕金森病伴抑郁患者脑结构网络的研究，与前期帕金森病伴抑郁患者脑功能研究结果相互印证，有望建立帕金森病伴抑郁脑影像学诊断客观评价指标。本研究第一次阐明了帕金森病伴抑郁患者脑结构网络小世界属性的特征以及和抑郁相关的脑结构网络特征，明确了功能特征改变的结构基础。上述的研究是今后进一步研究的基础，通过机器学习的方法，我们进一步探讨了这些特征对于帕金森病伴抑郁诊断的特异性和敏感性，是否能够作为诊断帕金森病伴抑郁的影像学标志。