Brain Structure and Function：早期帕金森患者灰质网络存在异常

帕金森氏病(PD)是一种进行性神经疾病，具有多种运动和非运动特征。主要的病理过程涉及黑质纹状体多巴胺系统的破坏，但神经成像已显示多个脑区的功能和结构异常。对整个大脑网络的综合分析可能会对帕金森病的脑异常有更全面的了解。虽然以前的结构协方差研究对帕金森氏病(PD)的大脑改变有了更深入的了解，但还没有在个体水平上检查大脑与行为的关系。

华西医院龚启勇团队研究探讨了灰质(GM)网络的拓扑结构、它们与疾病严重程度的关系，以及它们在帕金森病中的潜在影像诊断价值。

该研究用基于Kullback-Leibler散度的相似性（KLS）研究了早期PD中单主体GM网络的拓扑组织。招募了54名早期PD患者和54名健康对照(HC)。对于每一个被试，构造了形态学GM网络，其拓扑组织由基于图的分析表征。鉴于先前的基于群体的证据，即PD患者的皮层网络更有规则组织，假设早期PD患者的单个受试者的GM网络与HC相比会表现出类似的破坏，即形态网络的更高的分离或更低的整合。其次，由于早期PD中最一致报道的是感觉运动网络的改变，假设早期PD患者会表现出感觉运动区域的节中心紊乱。第三，神经网络的改变与运动障碍的程度和其他临床特征有关。此外，由于最近的研究表明连接体测量在脑疾病中具有诊断价值，假设GM网络矩阵和基于图的度量将以显著的准确性在个体水平上区分PD患者与HC和不同的运动亚型。

PD与HC脑灰质网络整体拓扑性质的差异。两组间Cp和Eloc有显著性差异。星号表示网络指标存在显著差异（P < 0.05). Cp聚类系数，Lp特征路径长度，Eglob全局效率，Eloc局部效率，γ 归一化聚类系数，λ 归一化特征路径长度，σ 小世界

各组的中枢区域和PD与HC的节点中心度差异。在每组中，具有最高节点中心度（前10%）的脑区被定义为中枢，并以紫色显示。与HC相比，PD的节点中心度显著降低，呈蓝色，较高的节点中心度呈红色。

网络连接中与PD相关的改变。每个节点表示一个脑区，每条线表示一个连接。与HC相比，PD的连接明显减少，蓝色显示，红色显示，连接增加。这些节点与特定脑网络的联系以不同的颜色显示，感觉运动网络（黄色）、默认网络（绿色）、突出网络（橙色）和额顶网络（粉色）。

对PD与HC的单人分类贡献最大的20个脑区

与HC相比，PD的GM网络具有更高的聚类系数(P = 0.014)和局部效率(P = 0.014)。局部帕金森病结节中枢在中央后回和颞枕区较低，在右额上回和左壳核较高。NBS分析显示帕金森病患者感觉运动网络和默认模式网络的形态学连接减少，突起网络和额顶网络的连接增加。连接矩阵和基于图形的度量允许对PD和HC进行单主体分类，显著准确率分别为73.1%和72.7%，而基于图形的度量允许对以震颤为主和静止-僵硬的运动亚型进行单主体分类，显著准确率为67.0%。

该研究显示，与HC相比，早期PD患者的单受试者全脑GM网络的拓扑性质发生了显著变化。它们表现出较高的网络分离，反映在较高的Cp和Eloc上，并改变了壳核和颞枕区的节点中心度。对单个患者网络的分析显示，右中央后回的节点中心度与UPDRS-III评分、Hoehn和Yahr分期呈负相关。PD表现出亚网络的改变，DMN和感觉运动网络的形态学联系减少，额顶和突出网络的联系增加。最后，GM网络矩阵和基于图的度量显示了允许PD患者和HC患者的单个受试者分类的潜力，显著正确率分别为73.1%和72.7%；而基于图的度量允许震颤占优势和运动僵硬亚型的单个受试者分类，显著正确率为67.0%。

PD的特征是GM网络的次优拓扑结构，反映在疾病早期较高的网络分离，提示GM网络可能有助于PD患者个体分类的影像学证据。这些结果证明了图论的脑网络测量作为理解和表征帕金森病的成像生物标志物的潜力。具体而言，这项研究增加了心理放射学领域，一个正在发展的放射学子专业，在指导神经精神疾病患者的诊断和治疗决策方面具有重要的临床意义。

原文出处

Suo, X., Lei, D., Li, N. et al. Disrupted morphological grey matter networks in early-stage Parkinson’s disease. Brain Struct Funct 226, 1389–1403 (2021). https://doi.org/10.1007/s00429-020-02200-9