脊髓小脑共济失调3型(Spinocerebellar ataxia type 3,SCA3)是一种由遗传导致的以共济失调为主要临床表现的一大类神经退行性疾病。已有研究表明,脊髓小脑共济失调3型患者会随着病程延长,由小脑萎缩延伸到更多的区域,脑功能活动和连接...
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脊髓小脑共济失调3型(Spinocerebellar ataxia type 3,SCA3)是一种由遗传导致的以共济失调为主要临床表现的一大类神经退行性疾病。已有研究表明,脊髓小脑共济失调3型患者会随着病程延长,由小脑萎缩延伸到更多的区域,脑功能活动和连接出现异常,伴随着运动和认知症状的共同受损。然而,目前脊髓小脑共济失调3型功能连接组的紊乱模式仍不清楚。因此,本文使用梯度方法、动态网络拓扑、神经递质密度和遗传分析方法研究了脊髓小脑共济失调3型患者的脑功能异常,探究脊髓小脑共济失调3型患者的脑功能连接组变化是否与患者的病理表现密切相关,寻找可能的生物标记物和潜在的治疗靶点以减缓脊髓小脑共济失调疾病病变进展。主要研究如下:1.以往研究报告了脊髓小脑性共济失调3型患者小脑和小脑-大脑通路的广泛功能连接(functional connectivity,FC)异常,但脊髓小脑性共济失调3型小脑皮质层级功能组织的紊乱模式仍不清楚。针对该问题,采用连接组梯度的分析方法探究脊髓小脑共济失调3型患者小脑功能层级的异常,并将层次异常与脊髓小脑共济失调3型的临床症状联系起来。结果验证了健康被试和脊髓小脑共济失调3型患者小脑的功能连接体梯度模式都遵循了从初级到跨模态(默认网络)区域的层级组织。脊髓小脑共济失调3型患者的小脑主梯度在体素和网络水平上相较于正常对照都表现出异常的压缩模式,表现为感觉运动区和参与早期整合的区域的梯度值增加和跨模态区域的梯度值减少。在单模和跨模态区域发现集群特定的功能连接增加,这可能支持了梯度所显示的小脑功能层次的破坏。进一步的分析显示,梯度的改变与临床评分之间存在合理的相关性。该研究为小脑功能层次的改变提供了新的证据,并促进了对脊髓小脑共济失调3型小脑连接组的功能层级的理解。2.脊髓小脑共济失调3型患者的脑功能活动异常涉及到大脑多区域及网络,但其皮质大规模网络的异常整合模式目前尚不清楚。针对该问题,采用时间导数乘法、社区分配算法、神经递质密度和遗传分析方法探究脊髓小脑共济失调3型患者的网络异常整合模式。结果发现,与对照组相比,脊髓小脑共济失调3型患者的功能网络结构整合程度较高,在模块之间的边界区域以及感觉运动网络、凸显网络、视觉网络、背侧注意网络和带状盖网络中观察到平均参与系数升高。将改变的平均参与系数分别与神经递质密度和受体基因表达图相关联,发现整合升高与大脑皮层中特定类别的神经递质密度和去甲肾上腺素能、血清素能和胆碱能受体亚类的基因表达显著相关。研究发现了脊髓小脑共济失调3型患者中与特定神经递质密度和基因表达相关的动态网络损伤的影像学特征,突出了针对该疾病的新型潜在诊断和治疗方法。综上所述,本文研究基于梯度分析、时变网络分析、神经递质密度和遗传分析方法,从多个角度刻画了脊髓小脑共济失调3型的脑功能异常,揭示了脑功能网络异常与病理表现的相关性。该研究有助于进一步理解脊髓小脑共济失调3型的病理生理机制,为针对该疾病的新型潜在诊断和治疗方法提供了新的视角。
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