多发性硬化症（MS）患者的丘脑萎缩速度与独特的神经心理学测试特征显著相关，这一发现独立于其他脑区定量测量指标。克利夫兰诊所研究人员通过一项新研究证实了该结论，该研究利用机器学习技术将认知障碍与神经影像学生物标志物进行关联分析。研究结果发表在《多发性硬化症及相关疾病》期刊（2025年第103卷，文章编号10662）。
克利夫兰诊所梅伦多发性硬化症治疗与研究中心的神经科医生莫因·阿明医学博士表示：“通过聚类分析，我们发现多发性硬化症患者的神经心理学测试结果存在特定模式，该模式与丘脑萎缩强烈相关，甚至可能由丘脑萎缩驱动。我们的成果为应用机器学习简化神经心理学测试数据的解读提供了新视角，并有助于将其更有效地融入临床实践和研究。”
背景：丘脑与多发性硬化症的认知功能
多发性硬化症患者的认知障碍十分普遍且复杂，常导致生活质量下降并限制就业与社交能力。丘脑体积已被证实与认知功能相关，而丘脑萎缩则与神经退行性变存在关联，这使得丘脑体积可能成为多发性硬化症特异性认知障碍的生物标志物。
阿明博士解释道：“丘脑体积及萎缩程度是多发性硬化症残疾恶化和认知障碍公认的神经影像学相关指标。既往研究显示，区域性丘脑萎缩与特定认知领域障碍（包括处理速度和记忆）存在关联。”
神经心理学测试（NPT）虽可用于评估多发性硬化症患者的认知障碍，但其在临床实践和研究中产生的多维数据难以解读和整合。此前研究曾采用聚类方法识别同质化患者群组及未被发现的模式，并定义多发性硬化症患者的认知表型。然而，这些认知障碍聚类与纵向影像学发现之间的关系尚未明确。为深入探索该领域，克利夫兰诊所研究团队开展了一项回顾性分析，通过聚类方法评估多发性硬化症患者的神经心理学测试结果与纵向神经影像学生物标志物。
研究方法简述
研究数据来源于112名在克利夫兰诊所接受神经心理学测试前后均进行脑部核磁共振成像（MRI）的成年多发性硬化症患者。神经心理学测试涵盖19个不同认知领域。研究团队采用混合效应模型计算丘脑萎缩率、灰质萎缩率、海马萎缩率及T2病变体积累积的变化速率。同时将患者的神经影像学结果与39名健康对照者（均接受至少两次脑部MRI扫描，但未进行神经心理学测试）的数据进行对比。
研究将参与者分为训练组和验证组，运用机器学习技术对神经心理学测试数据进行降维、聚类，并与纵向神经影像学标记物进行关联分析。鉴于神经心理学测试领域变量众多而样本量相对有限，研究者采用主成分分析（PCA）对神经心理学测试特征进行聚类，使其独立于MRI变化。随后，研究团队比较了各聚类组间的MRI变化率。
阿明博士表示：“机器学习帮助我们降低了神经心理学测试数据的维度，从而实现有效聚类。通过该方法，我们能更便捷地解读高维数据并识别特定认知聚类，这对个性化决策制定具有重要价值。”
关键发现
研究参与者以女性为主（71%），多数（80%）患复发缓解型多发性硬化症。神经心理学测试时的平均年龄为48岁，中位病程为12年。
与健康对照组相比，多发性硬化症患者在首次与后续MRI检查间的各项MRI指标变化率均显著更高：丘脑萎缩（P < 0.001）、灰质萎缩（P < 0.001）、海马萎缩（P = 0.005）及T2病变体积累积（P < 0.001）。
训练组分析显示，神经心理学测试聚类主要由第一主成分（PC1）驱动，其中处理速度和记忆测试指标贡献最为显著。
研究者基于PC1识别出两个聚类组，其中一组在训练组和验证组中均表现出更显著的丘脑萎缩程度，但其他定量MRI指标的变化率相似。PC1与丘脑萎缩率之间存在显著相关性，标准化认知评分越高，萎缩速率越低。
阿明博士指出：“第一主成分（PC1）与丘脑萎缩率的线性相关表明丘脑萎缩与选择性认知障碍存在重要关联。各指标贡献的相对幅度尤为关键，这使我们超越了单一测试的二分结果，实现了多维度神经心理学测试指标的交互整合。”
局限性与后续研究方向
研究者指出，样本量较小限制了其他聚类方法的应用。因此，他们建议开展纳入纵向神经心理学测试结果的大规模研究以验证当前发现。不过，该团队认为其聚类方法可能有助于解析多发性硬化症患者认知障碍的多种组分。
阿明博士总结道：“我们发现丘脑萎缩程度（作为多发性硬化症神经退行性变的潜在生物标志物）与第一主成分存在直接相关性，而该主成分中处理速度和记忆测试的贡献最大。这一结果对临床实践尤为重要，未来或可实现更精准的筛查、监测，并为针对多发性硬化症病理特异性认知障碍的新型神经治疗药物评估提供依据。”
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