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精神分裂和分裂型障碍患者皮层厚度降低
发布者:admin 发布时间:2019/8/14

         精神分裂症和分裂症患者具有相似的心理和生理特征,但是从临床诊断来看,对二者的区分需要更具体的明确这两种疾病的共性和特性。在神经影像学越来越被关注的今天,有效的神经影像学指标可以作为对相似疾病进行分类的诊断标准。在本研究中,作者发现在以往基于体素的对两种疾病的灰质体积的研究中表现出两种疾病的病人表现出相似的灰质萎缩模式,但基于体素的方法无法考量皮质褶皱带来的影响。利用皮层分割的方法可以更好的对两种病人在灰质萎缩模式上的共性和特性进行统计检验,并且对相应差异结果与一些疾病的临床特征及进行相关分析可以进一步检验这些皮层厚度的差异对不同疾病的预测能力

在阅读文章前,我们先了解一下分裂型人格障碍和精神分裂症。

分裂型人格障碍是人格障碍的一种,人格障碍(personality disorder)主要涉及一些慢性症状,其中包括判断质量低下、思维混乱、情绪不稳定、社会关系糟糕以及没有控制冲动的能力。关键在于这种障碍来源于长期存在的人格特征,让这类患者无法完成正常的社交和工作。

精神分裂症是一组病因未明的重性精神病,多在青壮年缓慢或亚急性起病,临床上往往表现为症状各异的综合征,涉及感知觉、思维、情感和行为等多方面的障碍以及精神活动的不协调(是不是和分裂型人格障碍的表现很相似!)。患者一般意识清楚,智能基本正常,但部分患者在疾病过程中会出现认知功能的损害。      

日本学者Yoichiro TakayanagiSchizophrenia Bulletin发文,其研究表明:精分和分裂型障碍患者的内侧颞叶和额叶区(包括梭形回、海马旁回、内侧额上回、额下回和内侧眶额皮质)皮质变薄,且这种常见的皮质变化可能与精神病的易感性有关。与健康对照相比,精分患者表现出更广泛的皮质变薄模式,主要在额叶和颞叶区域。此外,研究还指出:左中央前回皮质厚度的降低也将精分患者与分裂型障碍者区分开来。精分和分裂型障碍患者的这些独特的皮质变化可能是两者临床症状表现差异的基础。 

摘要

研究背景:   

    分裂型障碍的特征是行为古怪,具有弱化的精神分裂症特征表现,并且没有明显和持续的精神病性表现。过去的研究表明,分裂型障碍与精神分裂症有着共同的生理和心理特征。结构磁共振成像(MRI)研究表明,精神分裂症和分裂型障碍具有共同且独特的灰质改变。然而,还没有研究比较精神分裂症和分裂型障碍患者的皮质厚度,皮质厚度被认为是皮质萎缩的一种特殊指标。

 研究方法:       

本次研究受试者包括符合ICD10the International Classifcation of Diseases, 10th edition criteria)诊断标准的102精神分裂症患者和46分裂型障碍患者和79性别和年龄匹配的健康对照者。使用1.5TMRI(结构像1.5T一样可以挑战高水平杂志!)对所有被试进行T1加权3D扫描。FreeSurfer测量皮质厚度(更多关于结构像数据处理技术,请直接点击这里):

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研究结果     

与先前研究一致,精神分裂症患者与健康受试者相比,其大脑皮层广泛变薄,主要集中在额叶和颞叶区域。与健康对照组相比,分裂障碍患者的左梭状回、海马旁回、右内侧额上回、右额下回和右内侧眶额皮质厚度显著降低。精神分裂症患者的左中央前回和中央旁回皮质较分裂障碍患者变薄。在精分和分裂障碍患者中观察到的皮质变薄共同模式可能与精神病的易感性有关。研究结果也表明精分和分裂障碍的不同皮质变化可能与这些疾病临床症状表现的差异有关。 


前言

分裂型障碍的特征是行为古怪,具有弱化的精神分裂症特征表现,且没有明显和持续的精神病性表现。根据ICD10诊断标准,分裂型障碍是一种不超过精神分裂症标准的具有不寻常的言语(如,古怪的言语)、知觉(如,不寻常的知觉经验)、信念(古怪的信仰或奇幻思维)和行为(行为或外表古怪、反常或独特)的障碍。分裂障碍被认为是精分谱系的原型障碍。事实上,分裂障碍患者与精分患者共享遗传和认知神经异常。

尽管既往精分结构MRI研究已经反复证明颞叶区域,特别是颞叶内侧结构的体积存在减小,但额叶区域的体积却没有出现,甚至比对照组的体积大。然而,先前大多数研究测量的感兴趣区域(ROI)数量有限,与对照组相比,分裂障碍组的区域体积变化存在相当大的不一致性。采用基于全脑体素的形态计量学(VBM)的几项研究表明,与健康对照组相比,分裂障碍(个性)患者的额叶和颞叶区域的灰质减少(但这VBM方法受到体素计量单位的影响存在更多的解剖结构解释方面的局限性)。

基于表面的方法测量皮层厚度是一种精确且强大的工具,可以检测局部皮质萎缩,并已广泛用于研究神经和精神疾病(包括精神分裂症)的大脑结构特征。使用基于表面方法的量,可以分别测量皮层体积成分(即皮层厚度和皮层表面积)。然而,还没有一项研究使用基于表面和全脑的分析来比较分裂障碍患者和健康受试者或精神分裂症等其他精神疾病患者的皮层厚度。

过去的研究表明,精分患者前额叶和颞叶区与健康对照组相比,皮质广泛变薄。基于脑区功能,前额叶和颞区的皮质变薄被认为是精分症状的基础。

当前项研究中,研究者使用基于全脑表面的方法对精分、分裂障碍患者和健康对照者的皮质厚度进行了评估。基于先前研究,研究者假设精分和分裂型障碍患者的皮质厚度变化具有共性和特性。基于以往文献,与健康对照相比,研究者假设精分患者的前额和颞区皮质变薄,分裂障碍患者的内侧颞区皮质变薄(科学的研究假设是优秀科研产出不变的前提!!!)。 


方法:

被试:

被试包括分裂障碍46名(平均年龄=25.0 ± 5.5),精分102名(平均年龄=25.5± 5.5)以及79名健康对照(=24.3± 5.8),实验组被试均来自日本富山大学神经精神临床科,所有的被试均评估了眶额皮质的沟回形态。

227名受试者中,89名(43名对照者,24名分裂障碍,22名精分)被纳入了先前使用全脑分析(VBM)的研究。分裂障碍者符合ICD-10分裂型障碍的标准和精神障碍诊断统计手册第四版(DSM-IV)分裂型人格障碍的标准。所有被试均由2名经验丰富的精神病医生通过症状及既往综合评估(CASH)和DSM-IV结构化临床访谈进行诊断。被试的精神状况由有经验的精神病学家定期评估,以检查是否出现明显的精神症状,并且没有任何分裂障碍者发展为完全性精神分裂症MRI扫描后的平均随访期:3.0±2.6年)。)

扫描时,14名患者服用典型的抗精神病药物,25名患者服用非典型抗精神病药物,剩下的7名未用药。精分患者符合ICD-10DSM-IV精分定义标准。除2例外,所有精分患者均服用抗精神病药物,42例服用典型抗精神病药物,58例服用非典型抗精神病药物。

扫描后1个月内采用阴性和阳性症状评定量表(SANS/SAPS)对分裂障碍者和采用患者的临床症状进行评估。健康对照组(HC)从社区、最新版87彩站下载工作人员和大学生中招募。他们完成了包括15项关于他们现在/过去的疾病和家族病史的项目的问卷调查(严格的被试的特征控制是优秀科研的基本要求!)。所有对照一级亲属均无任何个人或家庭精神疾病史。此外,所有对照都接受了明尼苏达多相人格问卷的访谈,并且那些有异常倾向的受试者被排除在研究之外,(即T分数超过70的受试者)。 

成像程序:使用1.5T扫描仪对受试者进行MRI扫描,三维梯度回波序列,矢状面内产生160-1801.0mm厚的连续T1加权切片。所有受试者均使用相同的MRI机器进行扫描。成像参数为:重复时间:24ms;回波时间:5ms;翻转角:40°;视场:256mm;矩阵:256×256;体素大小:1.0×1.0×1.0mm3

影像数据通过FreeSurfer进行预处理,使用FreeSurfer的标准自动重建算法对皮质表面重建,包括组织强度不均匀性标准化、去除非脑组织、向Talairach空间转换及灰/白质组织分割(一般的预处理流程)。皮质厚度通过计算从灰/白质边界到表面上每个顶点处的灰质/脑脊液边界的最短距离得到。每幅图像都经过仔细检查,任何分割错误都由受过训练的研究人员手动纠正(质控必须得到保证)。每幅图像都被重新取样到平均对象上,并用全宽半高值10mm高斯核进行平滑处理。

当在患者组之间发现显著的皮质厚度变化时(即精分与分裂障碍),提取ROI并将其映射到每个受试者,计算每个受试者的平均ROI厚度。 


统计分析:

人口学和临床变量分别通过方差分析、独立样本t检验和卡方分析进行组间比较。使用FreeSurfer对各组间(精分vsHC,分裂障碍vsHC,精分vs分裂障碍)皮层厚度进行比较。对皮层厚度与临床变量(发病年龄、病程、每日抗精神药物剂量、SANS/SAPS子维度分数)进行相关性分析。其中,年龄、性别和颅内容积被作为干扰变量(排除其影响)。

精分和分裂障碍组分别进行相关分析(温馨提示:所以记住相关分析该怎么做哦!)。通过AFNI中的蒙特卡罗估算进行多重比较校正,进行10000次估算确定显著性团块。通过计算斯皮尔曼rho值来确认临床症状与组间异常ROI皮层厚度的相关性。鉴于对每个半球进行了3组比较(0.005<0.05/6),显著水平设为p<0.005(取双尾且进行多重比较校正)。为了控制II类错误的存在,进行相关分析时,设置p<0.005


 结果:

一般人口学和临床测量:

所有被试人口学和临床学特点(如:表1),除健康对照在教育程度上较两患者组高,其他年龄、性别、父母教育程度均无组间差异。在精分组SAPS中幻觉/妄想和SANS中情感迟钝/注意缺陷方面的子维度得分明显高于分裂障碍组。并且精分组抗精神病药物应用剂量也明显高于分裂障碍组。 

1:被试人口学和临床学特点



皮层厚度比较:

精分患者相较于健康被试出现大面积皮层厚度降低区域尤其在额叶、颞叶区域。(表2,图1)与健康对照组相比,分裂障碍患者的左梭状回、海马旁回、右内侧额上回、右额下回和右内侧眶额皮质厚度显著降低。(表3,图2)相比于健康对照,分裂障碍患者出现皮质厚度降低区域与精分与对照相比皮质厚度降低的地方基本重合。并且相较于分裂障碍者,精分患者在左侧中央前回和中央旁回皮质厚度更薄。(表4,图3 


2:精分相较健康被试皮质厚度降低区域



1:精分患者和健康对照皮质厚度比较统计图


3分裂障碍者相较健康被试皮质厚度降低区域




2:分裂障碍者和健康对照皮质厚度比较统计图


4:精分相较分裂障碍者皮质厚度降低区域



3:精分患者和分裂障碍皮质厚度比较统计图


皮层厚度与临床指标相关性:

在全脑相关分析中,任何患者组的皮质厚度与临床变量(即发病年龄、病程、每日抗精神病药物剂量和SANS/SAPS子维度)之间均无显著相关性。计算每个参与者的平均ROI厚度,其中精神分裂症组相对于分裂障碍(图3)个体的皮质变薄。研究发现在精分患者中其平均ROI皮质厚度与SANS中快感缺乏维度呈负相关趋势(rho=-0.25p=0.01),而分裂障碍者的症状与平均ROI厚度并无显著相关 


讨论:

本次研究发现与健康对照相比,精分和分裂障碍患者的内侧颞叶和额叶区(即梭形回、海马旁回、内侧额上回、额下回和内侧眶额皮质)皮质变薄。这种常见的皮质变化可能与精神病的易感性有关。与健康对照相比,精分患者表现出更广泛的皮质变薄模式,主要在额叶和颞叶区域。此外,左中央前回皮质厚度的降低也将精分患者与分裂障碍者区分开来。精分和分裂障碍患者的这些独特的皮质变化可能与精神症状有关。

本次样本与以前的研究有很大的重叠,以前的研究使用人工分割ROI评估了分裂碍患者的区域灰质体积。然而,与对照组相比,本研究发现分裂障碍患者相对于健康被试皮质较薄区域,与分裂障碍患者出现灰质体积减少区域并不完全一致。

虽然本研究证明梭形和眶额回皮质厚度减小,但没有发现颞上和中央后回皮质萎缩。同样,本次研究结果与先前的VBM研究结果部分不一致VBM研究显示,不仅包括本研究分裂障碍患者上颞回灰质减少,而且内侧颞叶和下额叶区灰质也减少。(如对vbm方法或者功能像,感兴趣可直接点击):

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为了解是否是图像处理方法不同导致了异常区域存在的分歧,故对使用VBM方法(43名对照,24名分裂障碍者和22名精分患者)研究的参与者采用了与本研究相同的方法。然而,p阈值更宽松时(P0.05),相对于对照组研究只发现精分患者的左额下回皮质变薄。因此,这项额外的分析未能复制所有227名受试者分析中发现的群体差异。附加分析中的阴性结果可能是由于样本量较小导致的。除了方法上的差异(如基于体素灰质密度测量或基于表层皮质厚度测量),两者研究在性别分布和症状严重程度上的差异,可能在某种程度上与这些不同的结果有关(这说明不同的方法可能会有一些差异)。

本研究发现,与健康对照组相比,精分患者皮质变薄主要广泛集中在前额叶和颞叶区域。这些结果与以前的研究一致。前额叶和颞叶区被认为与认知功能、听觉/视觉处理、言语、情感处理、执行功能和决策有关,并且在精分患者中上述功能受损。因此,前额叶和颞区皮质广泛变薄被认为是精分症状表现的基础。

研究者发现精分患者相比于分裂障碍者在左中央前回和中央旁回皮质更薄。此处团块对应于初级运动皮层(M1Brodmann4)。精分患者经常表现出运动症状,如肌肉紧张、神经系统软体征(NSS)、锥体外系症状(EPS)和精神运动迟缓。

功能成像研究显示,在数字序列学习和简单的感觉运动检测任务中,M1异常活动。结构MRI研究表明,NSSM1的灰质体积、皮质厚度和局部回旋指数呈负相关。因此,中央前回和中央旁回的厚度减少可能是精神分裂症患者异常运动的基础。然而,由于本研究没有NSSEPS等指标数据,因此无法检验精分患者与分裂障碍者中央前回厚度与运动测量值之间的相关性的区别。相关分析的结果表明,区域皮质变薄可能与更严重的负性症状(即,无社会性快感缺乏)有关。运动症状和负性症状之间的关系已在文献中显示。因此,精分患者负性症状的表现可能部分与运动皮层改变引起的运动症状有关。如上所述,分裂型障碍被认为是精神分裂症谱系中的典型疾病,并无直接和持续性精神病性表现。鉴于本研究中发现的精分和分裂障碍之间显著但轻微的皮质差异表明,即使如此微小的差异也可能是精分与分裂障碍临床症状差异表现的基础。

应注意本研究的一些局限性。首先,缺少评估运动的数据。其次,由于本研究的大多数患者服用了抗精神病药物,无法排除抗精神病药物对大脑形态的影响(首发未用药的数据之宝贵,可见一斑)。例如,最近的一项Meta分析揭示了抗精神病药物和皮质灰质变化之间的复杂关系。为了观察使用抗精神病药物的潜在混淆,但本研究进行了额外的分析,包括抗精神病药物的使用(即抗精神病药物的持续时间),以及年龄、性别和颅内容积作为协变量,用于皮层厚度的组间比较。附加分析的结果与本文结果基本一致,表明本研究发现不仅仅是使用抗精神病药物的结果。尽管研究在分裂障碍和精分患者中发现了共有和特有的皮质厚度降低,但研究并不能说明:皮质变薄会随着时间的推移而改变这些精神障碍。因此,在未来应进行纵向评估探究。 一句话总结:精分和分裂型障碍患者存在大脑皮质厚度变薄,且两者共有的皮质变薄可能与精神分裂症谱中常见的临床特征表现有关两种疾病之间不同皮质变化可能是两者临床症状表现差异的基础。


原文 :

Reduced Cortical Thickness in Schizophrenia and Schizotypal Disorder

Y Takayanagi, D Sasabayashi, T Takahashi… - Schizophrenia …, 2019

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