Cereb Cortex:网络可控性为精神分裂症研究提供新方向

精神分裂症被广泛认为是一种结构连接障碍，影响多个大脑区域和网络，被认为会导致精神病症状和认知和情绪功能丧失。关于网络，大脑复杂的功能组织取决于解剖连接体，因此大脑的结构限制并促进其动态功能。神经解剖学成像也被认为更有可能识别精神分裂症中相对稳定的疾病特征，扩散磁共振成像（MRI）研究已被广泛用于表征精神分裂症中的白质（WM）连接中断，通常通过检查直接连接区域的通路或使用图网络度量，如节点度和强度。然而，这些研究缺乏一个明确的模型来说明这种结构功能障碍如何影响功能活动，而传统的相关方法研究结构破坏和功能紊乱之间的关系，产生了矛盾和有限的关系。因此，理解精神分裂症患者大脑解剖和功能的改变可能受益于一种概念方法，该方法超越了相关方法，以解决与疾病相关的结构连接变化如何导致异常的动态功能。

近期，华西医院MR研究中心Su Lui等在Cereb Cortex发表研究文章，利用网络控制理论了解结构连接改变如何影响异常动态功能，将为精神分裂症的病理生理学提供新的机制见解。

网络控制理论（NCT）是网络科学中一种新兴的方法，通过局部动力学的线性空间估计模拟和预测基于结构连接的神经信号传播。

图1.网络可控性概念示意图

该研究包括140名未服用药物的精神分裂症患者和119名健康对照（HC）。基于白质连接计算大脑区域/网络将系统转变为易于到达状态的平均可控性（AC）量化能力，并在患者和HC之间以及功能网络拓扑和动态特性进行比较。对AC和未经治疗的精神病（DUP）的持续时间进行相关性分析，以表征无治疗效果的可控性进展模式。

首次使用药物的精神分裂症患者和基线时HC之间网络和节点中AC的差异。

终生服用抗精神病药物前患者的网络可控性与未治疗疾病持续时间之间的相关性。

相对于HC，患者在多个节点中表现出AC减少，主要分布在默认网络（DMN）、视觉网络（VN）和皮层下区域，而在躯体运动网络中表现出AC增加。这些网络在动态功能连接性分析中也存在功能拓扑受损和时间可变性增加的问题。DUP越长，VN和DMN中AC的减少越多。

该研究通过研究未经治疗的精神分裂症的网络可控性，当前的多模式成像发现记录了WM通路控制患者大脑功能活动状态之间转移的能力降低，并且具有这种结构可控性改变的网络/脑区也通过功能数据分析显示了图形网络拓扑度量和动力学特性的异常。这些改变突出了精神分裂症患者功能动力学改变的潜在结构基础，以及评估和理解这种关系的概念框架。

原文出处

Tang B, Zhang W, Liu J, Deng S, Hu N, Li S, Zhao Y, Liu N, Zeng J, Cao H, Sweeney JA, Gong Q, Gu S, Lui S. Altered controllability of white matter networks and related brain function changes in first-episode drug-naive schizophrenia. Cereb Cortex. 2023 Feb 7;33(4):1527-1535. doi: 10.1093/cercor/bhac421. PMID: 36790361.