最新研究利用先进脑部成像技术发现,SARS-CoV-2感染可能引发大脑持久性改变,即使自我感觉完全康复的个体亦不例外。该研究识别出特定的组织微观结构变化及化学水平差异,可明确区分长新冠患者、无持续症状康复者以及从未感染者。相关成果发表在《脑、行为与免疫—健康》期刊。
新冠全球大流行导致大量人群出现被称为"长新冠"的持续性健康问题,常见症状包括严重疲劳、认知功能障碍(常称为"脑雾")以及睡眠障碍。
格里菲斯大学国家神经免疫学与新兴疾病中心的研究团队此前曾研究肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征(ME/CFS)。他们注意到长新冠症状与ME/CFS观察到的症状存在高度重叠,这促使团队探究两者是否涉及相似的脑部机制。
医学专业人士还发现,即使从新冠急性期康复的个体,有时也表现出细微的认知迟滞。既往成像研究试图描绘这些变化,但结果不一致。
许多先前研究未直接比较三组不同人群:长新冠患者、完全康复者及从未感染病毒者。本研究通过多模态磁共振成像(MRI)方法填补这一知识空白,同步评估髓鞘含量、组织完整性和神经化学水平。
"新冠大流行暴发后,许多人开始出现类似ME/CFS的症状。这促使我们研究长新冠,确定其是否涉及与ME/CFS相似的脑部变化,"研究作者、国家神经免疫学与新兴疾病中心研究员基兰·塔帕利娅表示,"即使从新冠完全康复后,部分个体仍持续报告脑雾等持久症状。这进一步激励我们比较三组人群的脑部改变:长新冠患者、完全康复者及从未感染新冠者。"
研究纳入澳大利亚昆士兰州黄金海岸地区47名参与者。样本包括19名依据世界卫生组织指南确诊的长新冠患者,12名康复后无持续症状的新冠康复者,以及16名无SARS-CoV-2感染史的健康对照者。所有参与者年龄在18至65岁之间。
为确保结果特异性,研究人员排除了其他重大疾病患者。参与者完成详细症状问卷,评估疼痛水平、身体功能、疲劳严重程度及认知障碍。长新冠组报告的疼痛和疲劳水平显著高于其他组,且身体与认知功能评分更低。
参与者接受3特斯拉磁共振成像仪扫描。研究人员获取三类特定数据:首先使用T1加权和T2加权图像创建比值图,该技术可估算大脑髓鞘含量(髓鞘是包裹神经纤维的保护鞘,促进神经元间快速通信);其次采用弥散加权成像技术追踪脑组织内水分子运动,揭示脑部微观架构及白质通路完整性;最后运用磁共振波谱分析,如同虚拟活检,测量目标脑区特定化学物质水平。研究人员将化学分析聚焦于参与记忆和情绪的后扣带回皮层。
研究显示T1w/T2w比值图(髓鞘信号强度代理指标)存在广泛差异。长新冠患者与健康对照组相比,中央前回和颞中回信号强度更高——前者对运动控制至关重要,后者在记忆中起关键作用。此增幅提示这些区域可能正在发生再髓鞘化或炎症过程。
康复组与长新冠组比较显示出更显著差异。康复个体的脑干和小脑信号强度显著高于长新冠患者。脑干控制睡眠-觉醒周期和疼痛处理等关键功能,小脑协调自主运动和平衡。长新冠患者这些区域的较低信号强度可能与其持续疲劳和身体功能限制相关。
研究还发现已报告完全康复的个体存在改变。与从未感染对照组相比,康复组在中央前回和后扣带回皮层显示更高信号强度。这表明即使无明显症状,病毒也可能在大脑留下痕迹,提示感染后大脑可能发生代偿性改变。
弥散加权成像提供了结构改变的额外证据。与健康对照组相比,长新冠患者小脑齿状核区域平均弥散度较低,该指标与组织密度和结构相关。较低弥散度可能表明水分子运动受限,或由肿胀或组织重塑导致。康复组与健康对照组相比,尾状核区域弥散度也较低——尾状核是参与运动过程和学习的结构。
磁共振波谱的化学分析凸显显著代谢失衡。研究人员主要在长新冠组与康复组间观察到这些差异:长新冠患者谷氨酰胺水平显著降低。谷氨酰胺是支持免疫系统和能量产生的氨基酸,其消耗提示身体可能正耗尽储备以对抗持续炎症或免疫失调。
另一方面,长新冠患者N-乙酰天门冬氨酸(NAA)水平高于康复组。NAA是神经元健康和代谢的标志物,通常较低水平表示损伤。但研究者提出,在此背景下NAA升高可能代表代偿反应——大脑可能在代谢压力下更努力维持功能,也可能源于与症状相关的渗透压应激。
研究人员分析了这些生物标志物与参与者症状的关联。在长新冠组中,髓鞘信号强度与身体功能存在显著相关性:颞中回信号强度降低与身体功能恶化相关,这印证了髓鞘减少会损害脑-体通信效率的观点。
认知领域也出现类似模式:中脑信号强度与认知评分呈负相关,表明脑干区域改变与认知障碍严重程度相关。这些关联为患者报告的主观症状提供了生物学基础。
"本研究明确显示,即使从新冠康复后未经历任何症状的个体,其大脑仍可能受病毒长期影响,"塔帕利娅告诉PsyPost。
但该研究如同所有研究均存在局限:横断面设计仅捕捉时间快照,无法单独确定观察到的脑部变化是否永久或随时间演变;样本量相对较小(总计不足50人),小样本可能导致结果在更大人群中不可复现。
研究人员还指出,用于识别脑区簇的统计方法涉及可能引入误差的阈值,他们已尝试通过标准统计调整进行校正。此外,本研究具有探索性质,旨在为未来研究生成假设,而非提供确定的临床诊断工具。
未来研究需在更大、更多样化队列中验证这些发现。纵向研究将特别有益——追踪个体从感染点经康复或发展为长新冠的全过程,使科学家能观察脑部改变是否随症状改善而消退,并阐明再髓鞘化和代谢变化的时间线。
该研究《长新冠及新冠康复个体脑组织微观结构与神经化学谱的改变:一项多模态MRI研究》由基兰·塔帕利娅、索尼娅·马歇尔-格拉迪斯尼克、迈拉·因德里亚斯和莱顿·巴恩登共同撰写。
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