雙相情感障礙是一種常見的衰弱疾病，通常在青春期發病。研究患有雙相情感障礙的青少年，可以明確發病時疾病的神經生物學，並識別預測和跟蹤既往有限藥物暴露的個人治療後臨床變化的生物改變。

        MRI的功能和結構成像不僅對了解疾病生物學很有用，而且對評估藥物效果和預測治療反應也很有用。雖然解剖學在成人生活中通常被認為是相對靜止的，但最近的證據表明，行為訓練和精神藥物的急性治療都可以明顯改變灰質結構。這包括精神分裂症和雙相情感障礙患者的抗精神病藥物和鋰的研究。最近，基於種子的功能連接已被用於預測接受情緒穩定劑治療的雙相情感障礙患者的治療反應。此外，有證據表明，雙相情感障礙的病理生理學涉及網絡連接障礙，因此檢查大腦連接體可能是促進疾病理解和生物標記物開發的一種有前途的策略。

        基於圖形的分析為描述大腦網絡(即連接體)的拓撲屬性及其在精神疾病中的變化提供了一個強有力的工具。在這種方法中，大腦被建模為由多個節點和連接這些節點的邊組成的網絡。節點代表單獨的皮質和皮質下區域，邊緣反映了它們的連通性，這是這些區域之間信息傳輸所必需的，這是更高大腦功能的基礎。基於圖論分析，大腦結構連通性的完整性可以用一係列量化網絡拓撲分離和整合特征的網絡測度來表示。最近，高分辨率結構MRI已越來越多地用於通過評估區域間灰質(GM)體積測量的模式來描繪全腦連接模式。這樣的測量可以幫助理解網絡解剖學的改變如何塑造功能和行為特征，例如與雙相情感障礙相關的特征。

        除了研究疾病機製，這種方法還可以用來識別預測治療反應的生物標記物，並確定廣泛使用的療法對大腦連接體的影響程度。鋰是治療躁狂症最古老和最有效的療法之一。奎硫平對躁狂發作也是有效的，在一些躁狂青少年中，奎硫平可能比廣泛使用的情緒穩定劑更有效。盡管研究人員已經提出了理解鋰對雙相情感障礙療效的模型，但很少有關於鋰或奎硫平對躁狂患者灰質網絡特性標誌物的體內影響的研究。華西醫院Du Lei等在患有雙相情感障礙的年輕人中進行了一項隨機的安慰劑對照臨床試驗，並使用基於圖表的方法來表征灰質連接組的指標。研究成果發表在Neuropsychopharmacology雜誌。

        該研究的目的是進行病例對照比較，以評估雙相青年的結構連接體改變，在隨機臨床試驗中確定鋰和奎硫平對GM網絡的影響，並確定基線指標是否可以預測治療反應。首先，由於之前的功能磁共振研究已經在未用藥和未用藥的BD患者中發現了突顯網絡(SN)的網絡異常，假設與健康對照青年相比，雙相情感障礙青年也會在全球和區域水平上表現出預處理GM腦網絡異常，特別是在SN中。其次，由於先前的結構MRI研究沒有發現鋰鹽組和奎硫平組在灰質體積方麵的縱向治療效果有顯著差異，不能假設鋰鹽和奎硫平組對GM網絡特性的治療效果會不同。鑒於鋰和奎硫平對大腦解剖和功能的影響在以前的研究中都有報道，Du Lei等假設鋰或奎硫平治療6周會引起SN網絡關鍵腦區(包括島葉和前扣帶回皮層)的全腦拓撲指標和區域節點中樞的變化，這些變化將與躁狂症狀嚴重程度的減輕有關。第三，預測治療前的GM網絡矩陣將預測治療後躁狂症狀的減輕。

        患有雙相情感障礙的青年被隨機分成奎硫平或鋰雙盲治療組，每周評估一次。高分辨率磁共振成像來自經曆混合或躁狂發作的雙相情感障礙兒童和青少年(n = 100)和健康青年(n = 63)。基於區域間形態特征的相似性構建了腦網絡，並用圖論方法對其進行了分析。測試了雙相情感障礙青年和健康青年在治療前的解剖學差異，以及雙相情感障礙青年治療後神經解剖網絡指標的變化。

        圖表顯示雙相情感障礙患者和健康對照組在不同時間點的全局拓撲屬性的差異。兩組的聚類係數(Cp)(p=0.009)和特征路徑長度(Lp)在基線時有顯著性差異(p=0.04)。治療1周後CP升高，仍有顯著性差異(p=0.045)。星號表示具有顯著差異的網絡指標(p<0.05)

        圖表顯示了與健康對照組相比，雙相情感障礙患者在不同時間點大腦結構連接體的結節中心明顯改變的區域。使用BrainNet Viewer軟件包(http://www.nitrc.org/projects/bnv).)將節點映射到皮質表麵。DCG中扣帶回和旁扣帶回;IFGoperc額下回頂蓋部;INS島葉;PCL中央旁小葉;PHG海馬旁回;SMA輔助運動區;SPG頂上回。

        患有雙相情感障礙的青少年在基線時集群係數(C)和特征路徑長度(L)顯著增加(p = 0.009.0 5和p = 0.0 4)，並改變了島葉、額下回和輔助運動區的結節中心。治療後，患者腦島的C、L和結節中心性均恢複正常。這些神經解剖學參數的改變與躁狂症狀的改善相關，但在兩種藥物療法之間沒有區別。基線結構網絡矩陣顯著區分藥物應答者和無應答者，準確率為80%。

        雙相情感障礙患者腦網絡參數在治療過程中的改變。CP和LP的(A和B)，以及區域水平的右島葉結節效率、程度(C和D)，都觀察到了顯著的分組時間效應。

        圖表顯示了腦網絡參數的變化與臨床症狀嚴重程度變化的相關性。A、B顯示基線時腦網絡參數與症狀嚴重程度的關係。C-F顯示6周時臨床症狀嚴重程度的改變與改變的腦網絡參數正常化之間的關係。

        該研究表明，與健康青少年相比，躁狂青年雙相情感障礙患者的整體和節點網絡都發生了改變。治療後，結構連接的一些基線改變明顯減少。此外，基線結構連接數據成功預測了喹硫平或鋰治療6周後的治療反應。這些結果表明，測量腦結構連接可能有助於預測雙相情感障礙青年患者的藥物治療結果。

        原文出處：

        Lei Du,Li Wenbin,Tallman Maxwell J et al. Changes in the brain structural connectome after a prospective randomized clinical trial of lithium and quetiapine treatment in youth with bipolar disorder.[J] .Neuropsychopharmacology, 2021, undefined: undefined.