痴呆症通过连接的大脑网络传播

在一项新研究中，加州大学旧金山分校的科学家使用脑部连接图来预测脑萎缩在额颞叶痴呆(FTD)患者中的扩散情况，并增加了越来越多的证据表明与痴呆症相关的脑细胞损失是通过之间的突触连接而扩散的。建立的大脑网络。该结果提高了科学家对神经退行性疾病如何扩散的认识，并可能导致新的临床工具来评估新型疗法如何很好地减缓或阻止这些疾病的预测轨迹。

UCSF记忆与衰老中心神经病学助理教授Jesse Brown博士说：“知道痴呆症如何传播，为了解该疾病的生物学机制打开了一个窗口-我们的细胞或神经回路的哪些部分最脆弱。和UCSF威尔神经科学研究所。“除非您知道自己在治疗什么，否则无法真正设计治疗方法。”

FTD是60岁以下人群中最常见的痴呆形式，它包括一组具有多种语言和行为症状的神经退行性疾病。与阿尔茨海默氏病一样，FTD症状的多样性反映出神经退行性疾病在患者大脑中的传播方式存在显着差异。这种差异性使得科学家们难以寻找解决方法来确定脑萎缩的生物学驱动因素，也难以进行临床试验来评估新型疗法是否正在改变患者疾病的进展。

该研究的资深作者，记忆与衰老中心和威尔研究所的神经病学和病理学教授威廉·西利(William Seeley)博士先前的研究通过显示多种形式的痴呆图谱中的脑萎缩模式掀起了痴呆研究的一场巨变。紧密地连接到知名的大脑网络—一组功能相关的大脑区域，它们通过突触连接协同工作，有时距离很远。换句话说，Seeley的工作提出神经退行性疾病不会像肿瘤一样在所有方向上均匀传播，而是可以沿着将这些网络连接在一起的解剖回路从大脑的一部分跳到另一部分。

Brown在10月14日于Neuron发表的新研究中，Seeley及其同事通过检查健康人基于脑部扫描的神经网络图如何很好地预测FTD患者在整个过程中脑萎缩的蔓延，提供了进一步的证据来支持这一观点。一年。

研究人员在UCSF记忆和衰老中心招募了42名行为变异性额颞痴呆(bvFTD)患者，这是一种导致患者表现出不良社交行为的FTD形式，另外30名患者则具有语义变异的原发性进行性失语症(svPPA)。 FTD的形式，主要影响患者的语言能力。在首次访问UCSF时，这些患者均接受“基线” MRI扫描以评估现有脑退化的程度，然后在约一年后进行随访扫描以测量其疾病进展情况。

研究人员首先基于以下假设：脑退化始于某些特别脆弱的位置，然后扩展到解剖学上相连的大脑区域。为此，研究人员根据75位健康成年人的功能MRI(fMRI)扫描，建立了175个不同大脑区域主要功能伙伴的标准化地图。然后，他们确定了哪些网络最符合给定FTD患者基线脑部扫描所见的脑萎缩模式，并将该网络的中心枢纽定义为患者变性的可能震中。

然后，他们使用相同的标准化连接图来预测一年后进行的后续扫描中最可能扩散患者脑萎缩的位置，并将这些预测的准确性与未考虑功能性网络连接的其他预测进行比较帐户。

他们发现，两种特殊的连通性测量方法大大改善了他们对给定的大脑区域在基线和后续脑部扫描之间出现脑萎缩机会的预测。一个称为“震中的最短路径”，它捕获了该区域来自估计的疾病震中的突触“台阶”的数量-本质上是连接这两个区域的神经链中链接的数量，而另一个称为“节点危害” 代表与给定区域连接的区域中已经有明显萎缩的区域。

布朗说：“就像是一种传染病，可以通过与'零号患者'的隔离程度以及您直接的社交网络中已经有多少人来预测您被感染的机会，”

研究人员表明，平均而言，这两种网络连通性指标比疾病与患者现有萎缩的简单直线距离更好地预测了疾病向新大脑区域的扩散。在许多情况下，该疾病完全绕过了与已经萎缩的区域相邻但在解剖学上不相连的大脑区域，而是跳到了功能连接更紧密的区域。

尽管这种方法显示出了巨大的希望，但研究人员强调它尚未准备好用于临床。他们希望通过除其他方法外，通过为每个患者使用个性化的网络图，而不是使用平均连接图，以及通过为FTD的特定亚型开发更专业的预测模型，来提高其预测的准确性。

除了该发现提供了有关FTD中脑萎缩扩散机制的生物学见解之外，这将为正在进行的治疗方法提供参考，研究人员还希望这些发现能够为评估已经进入临床试验的治疗方法提供改进的指标，例如为试验科学家们提供有关治疗是否正在改变疾病进展预测过程的早期见解。研究人员还可以更好地预测萎缩将如何在大脑中扩散，以帮助患者及其家属适应疾病发展过程中可能出现的症状。

Seeley说：“我们对这一结果感到兴奋，因为它代表了朝着更精确的医学类型的方法迈出的重要第一步，该方法可以预测神经退行性疾病的进展并评估治疗效果。”