基于高角分辨率弥散成像的精神分裂症幻听的精细脑连接研究

Auditory verbal hallucinations (AVH) are one of the cardinal symptoms of schizophrenia, and their pathophysiology and neurobiology remain unclear. Understanding the abnormal mechanism of neural pathways in AVH and finding effective objective biomarkers are urgently needed for basic research and clinical practice of schizophrenia. Brain connectivity research of AVH based on the self-monitoring model and the spontaneous activation model is an important aspect of schizophrenia research. The development of high angular resolution diffusion imaging (HARDI) benefits the fine-grained brain structural connectivity research of AVH. This project will focus on the abnormal mechanism of neural pathways in AVH and perform the following three studies: 1) Construct and segment arcuate fasciculus, uncinate fasciculus, inferior-fronto-occipital fasciculus and the interhemispheric auditory connectivity which are related to neural pathways of AVH based on HARDI data. 2) Construct the fine-grained brain connectivities between subregions which are related to AVH based on HARDI data and Brainnetome Atlas. 3) Identify the abnormal pattern of the constructed brain structural connectivities in schizophrenia with AVH and investigate the relationship between abnormal pattern and clinical symptoms. Through the above studies, the current project will help to identify the possible mechanisms of AVH in schizophrenia and provide potential biomarkers for the clinical treatment and prognosis of AVH in schizophrenia.

言语性幻听（AVH）是精神分裂症中最为常见的症状之一，其病理生理学和神经生物学基础仍不明确，理解AVH异常神经机制以及寻找有效的生物学标记已成为精神分裂症基础研究迫切需要解决的问题。基于内部语言自我监控失效假说和听觉皮层自发激活假说的AVH脑连接研究是目前精神分裂症基础研究中的重要方向之一。高角分辨率弥散成像（HARDI）技术的发展为AVH的精细脑连接研究提供了可靠的工具。本项目将围绕AVH异常神经通路假说，开展以下研究：1）利用HARDI技术精准构建并细分弓状束、钩束、额下枕束和跨半球听觉通路等与AVH相关的脑连接；2）基于HARDI数据和脑网络组图谱构建AVH相关脑分区间的亚区精细连接；3）解析上述AVH相关精细脑结构连接的异常模式并探究其与临床特征的关系。通过上述研究，本项目旨在发现AVH潜在的影像学标记，鉴别可能的发病机制，为精神分裂症AVH的临床诊疗提供科学依据。

精神分裂症是一种病因尚未明确的重性精神疾患，其临床症状复杂多变，精神分裂症的防治是一个迫切需要解决的公众健康问题。言语性幻听（Auditory Verbal Hallucinations, AVH）是精神分裂症中最为常见的症状之一，但是其病理生理学基础仍不明确。此外，精神分裂症患者的白质纤维束发生改变已被广泛报道，但这种异常是否与遗传易感性有关仍不清楚。. 本项目围绕精神分裂症的异常神经通路这一核心，利用扩散磁共振成像数据构建脑结构连接，进而解析精神分裂症AVH以及高危人群在相关脑连接上的异常模式。研究内容包括：1）利用HARDI（High Angular Resolution Diffusion Imaging）数据和AFQ（Automated Fiber Quantification）技术精准构建并细分弓状束、钩束、额下枕束和跨半球听觉通路等与AVH相关的脑连接，分析上述白质纤维束在精神分裂症幻听患者中的变化。2）基于HARDI数据和脑网络组图谱构建AVH相关脑亚区间的精细连接，探究亚区连接在精神分裂症幻听患者中的变化。3）利用概率纤维跟踪和HARDI数据提取被试的主要白质纤维束，研究白质纤维束在精神分裂症一级亲属中的变化模式。. 研究发现弓状束在言语性幻听患者、非言语性幻听患者和健康对照三组间存在显著的组间差异。言语性幻听患者的弓状束指标要显著高于其他两组，非言语性幻听患者处于中间，但没有显著性。勾束、额下枕束和跨半球听觉通路在三组间没有发现显著的组间差异。该研究结果表明背侧语言通路的异常连接可能参与了精神分裂症言语性幻听的发生发展，为言语性幻听提供了更为精准的影像学标记。在纤维束外周区域的分析中，左侧上纵束的AD（Axial Diffusivity）值和MD（Mean Diffusivity）值以及左侧丘脑前辐射的AD值存在显著的组间差异，精神分裂症患者的纤维指标高于一级亲属和健康对照，健康对照和一级亲属之间没有显著差异。结果表明左侧上纵束和丘脑前辐射外周区域的改变可能是既定疾病的特征，而不是遗传易感性，为理解精神分裂症病理生理学的关键神经基质提供新的信息。