一项新研究解析了双相情感障碍患者大脑的结构性白质通信网络。该荟萃分析通过ENIGMA双相情感障碍工作组，整合了来自16个国际研究点的449名双相情感障碍患者和510名健康对照者的弥散MRI数据。
研究利用图论网络分析将大脑建模为一个庞大的交通网格，揭示了结构性网络连接密度广泛而细微的降低、信号路由长度增加，以及对有限数量的中心化大脑枢纽过度依赖的现象。
关键事实
- ENIGMA联盟的可扩展性：通过汇总来自16个全球站点的横断面影像数据，ENIGMA联盟获得了检测细微、系统性白质偏差所需的统计能力，这些偏差在局部的、单一站点的临床样本中完全不可见。
- 图论交通建模：研究人员使用弥散MRI和图论来绘制大脑的白质通信基础设施。大脑区域被建模为"节点"，神经通路被建模为"路线"，使研究人员能够计算中央神经系统中数据移动的精确速度和效率。
- 广泛的连接缺陷：与健康对照组相比，双相情感障碍患者表现出神经网络连接密度显著降低、信息交换效率下降，以及重要大脑区域之间通信路线更长、更迂回。
- 脆弱的功能电路：结构性退化并非随机，而是高度集中在负责处理内部思维和执行行为控制的关键功能网络中，特别是前额叶-边缘系统回路（情绪调节）、基底神经节通路（动机和奖励）、默认模式网络（自我反思）和显著性网络（信息优先级排序）。
- 将结构与疾病史联系起来：研究发现与患者独特临床轨迹直接相关的特定解剖模式。较长的病程与整体网络路由效率的广泛降低以及杏仁核和海马体之间连接的受损有关。相反，较晚的发病年龄与连接小脑、丘脑和前额叶-边缘系统通路的孤立结构性改变有关。
- 精神病和躁狂症状特征：有精神病史的个体表现出广泛的系统性网络紊乱。同时，经历更多躁狂发作的个体往往在某些前额叶-边缘系统通路中具有增加的连接性，这可能反映了与疾病相关的改变或大脑对这些网络改变的结构适应性补偿。
- 生物学命名法药物分析：这是首个大规模研究，根据精神药物的特定潜在生物学机制而非通用名称进行分类。数据显示，选择性血清素再摄取抑制剂（SSRIs）、抗惊厥药和抗精神病药与情绪调节和认知控制通路中的特定结构连接性变化相关。
来源：南加州大学（USC）
南加州大学凯克医学院的马克和玛丽·史蒂文斯神经影像与信息学研究所（Stevens INI）的一项新研究发现，双相情感障碍患者大脑通信网络存在微妙但广泛的差异，为疾病严重程度和治疗如何与大脑布线相关提供了新的见解。
该研究发表在《生物精神病学》期刊上，由Stevens INI的高级研究助理Leila Nabulsi博士和爱尔兰高威大学教授Dara M. Cannon博士共同领导。研究团队通过ENIGMA双相情感障碍工作组，分析了来自16个国际研究点的449名双相情感障碍患者和510名健康对照者的脑部扫描。
这项工作得益于ENIGMA联盟，该国际联盟部分由Stevens INI的副主任Paul M. Thompson博士创立和领导。ENIGMA汇集了全球研究人员，共同分享他们的脑部影像和临床数据，使他们能够检测在较小研究中难以识别的细微模式。
绘制大脑通信系统图谱
研究人员使用弥散MRI（一种可绘制大脑神经通路的高级成像技术），研究了大脑不同区域如何结构连接。白质作为大脑的通信基础设施，使不同区域能够相互发送信号。在双相情感障碍中，患者会出现抑郁和躁狂或轻躁狂发作，这些通信通路的变化会导致情绪、情绪调节、奖励处理和认知控制方面的紊乱。
"双相情感障碍的特征是情绪和行为的变化，但这些症状源于不能孤立运作的复杂脑回路，"该研究的第一作者Leila Nabulsi博士说。"虽然之前的研究确定了单个大脑区域的变化，但我们对这些区域如何作为更大网络的一部分连接了解较少。通过将大脑视为一个互联系统，我们现在可以看到通信通路的差异如何与调节情绪的回路以及疾病的特征相关联。"
ENIGMA联盟之前的大规模MRI研究发现，双相情感障碍患者往往在灰质上存在差异，灰质是包含大多数神经元细胞体的组织。关于白质通路如何组织成大规模脑网络，以及这些网络的效率如何与疾病严重程度和治疗相关，人们了解较少。
为了解决这个问题，研究团队使用了弥散MRI和一种称为图论的网络分析方法。简而言之，这种方法将大脑建模为一个交通系统：大脑区域被视为"节点"，它们之间的连接被视为"路线"。研究人员可以估计信息如何有效地在网络中移动。
微妙但广泛的网络差异
研究发现，双相情感障碍患者在脑网络组织方式上表现出微妙但一致的差异。与精神健康的对照组相比，双相情感障碍参与者具有连接密度较低的网络、信息交换效率较低，以及大脑区域之间通信的更长路线。
他们的脑网络更多地依赖于高度连接的"枢纽"区域，这些是帮助协调大脑通信的关键点。这种模式可能反映了大脑对这些网络变化的适应尝试，信息流动不那么直接，更多地依赖于有限数量的通路。
最明显的差异出现在涉及情绪调节、奖励处理、注意力和自我反思的网络中；这些功能系统已知在双相情感障碍中受到影响。这些包括帮助调节情绪的前额叶-边缘系统回路；涉及动机和奖励的基底神经节通路；以及大脑默认模式和显著性网络中的区域，这些区域对内部思维和优先处理相关信息很重要。
"在双相情感障碍患者中，大脑的通信系统可能组织效率较低，信息在网络中采取不太直接的路线，"Nabulsi说。"我们在一个大型国际样本中发现了持续的效果，这些效果可能有助于解释患者的临床差异和治疗效果。"
"精神疾病在生物学上很复杂，没有一个研究点能单独捕捉到完整的图景，"Thompson说。"通过在全球研究组之间协调数据，ENIGMA为我们提供了统计能力，以识别精神健康状况的大脑特征并发现新的抵抗方法。"
将大脑布线与疾病史联系起来
该研究还将这些脑网络差异与双相情感障碍的临床特征联系起来。患病时间较长的个体显示出大规模脑网络通信效率的更广泛降低，以及杏仁核和海马体（与情绪和记忆相关的关键区域）之间连接的改变。
相比之下，较晚的发病年龄与不同的模式相关：小脑、丘脑和前额叶-边缘系统通路（也参与情绪调节）之间特定回路的变化更为明显。经历过精神病的个体在脑网络组织方面表现出更明显的差异。
经历更多躁狂发作的人往往在某些前额叶-边缘系统通路中具有更高的连接性，这可能反映了与疾病相关的变化或大脑对这些网络变化的适应尝试。
在特定背景下理解治疗
该研究还研究了不同类型的药物如何与脑网络组织相关；这是首个使用基于网络的方法评估药物对白质连接影响的大规模努力。除了按传统命名法对药物进行分组外，研究人员还根据其潜在的生物学机制分析了它们，以了解不同的作用机制如何与脑连接的变化相关联。
抗抑郁药的使用，特别是选择性血清素再摄取抑制剂（SSRIs），与大脑整体通信效率降低以及参与情绪调节的边缘系统回路的特定变化相关。服用抗惊厥药和抗精神病药的人也与情绪调节和认知控制相关回路的变化相关。
"这项研究不应被解释为改变治疗的指导，"Nabulsi说。"药物是出于各种临床原因开具的，接受某些治疗的人在疾病史或症状严重程度上也可能存在差异。"
"我们发现，治疗暴露是研究双相情感障碍生物学时需要考虑的重要因素，这样我们才能将疾病的影响与药物的影响区分开来。我们希望这能鼓励未来的研究考虑这些因素。"
迈向更加个性化的护理
研究人员强调，这些发现并不表明药物导致了观察到的脑部差异。由于该研究是横断面的，意味着参与者在单一时点进行扫描，因此无法确定因果关系。
需要进行未来的纵向研究，长期跟踪个体，以阐明治疗、疾病进展和脑网络变化之间的关系。ENIGMA双相情感障碍工作组正在进行的工作现在正在大规模数据集中解决这些问题，这些数据集对患者进行随时间的重复评估。
该研究还表明，尽管扫描仪、成像协议和患者群体存在差异，但大规模脑网络分析可以在多个国际站点成功进行。这种协调一致的方法使研究人员更接近于识别可靠的、基于生物学的标记，以指导诊断、预后和治疗。
"双相情感障碍影响全球数百万人，但治疗反应差异很大，"Stevens INI主任Arthur W. Toga博士说。"这样的研究帮助我们更深入地了解所涉及的脑回路，这是迈向更个性化和基于生物学的护理方法的关键一步。"
通过确定大规模脑网络如何与疾病严重程度和治疗暴露相关联，该研究提供了一个框架，以脑系统而非孤立区域的水平来理解双相情感障碍。研究团队希望这项工作将为未来的纵向研究奠定基础，这些研究将长期跟踪患者，并确定这些网络模式是否能预测症状进程、治疗反应和未来发作的风险。
Toga表示，这项工作还突显了将脑成像与仔细的临床评估相结合的价值。
"我们能够越精确地绘制双相情感障碍中涉及的脑系统，我们就越有能力开发可能最终帮助临床医生预测疾病轨迹并定制干预措施的工具，"他说。"这是Stevens INI所进行的这类基础科学，它推动该领域朝着更个性化的医疗保健方向发展。"
关于本研究
除了Nabulsi、Cannon和Thompson外，研究作者还包括Melody J.Y. Kang、Neda Jahanshad、Genevieve McPhilemy、Fiona M. Martyn、Bartholomeus Haarman、Colm McDonald、Brian Hallahan、Stefani O'Donoghue、Dan J. Stein、Fleur M. Howells、Freda Scheffler、Henk S. Temmingh、David C. Glahn、Amanda Rodrigue、Edith Pomarol-Clotet、Eduard Vieta、Joaquim Radua、Raymond Salvador、Andriana Karuk、Erick J. Canales-Rodríguez、Josselin Houenou、Pauline Favre、Mircea Polosan、Arnaud Pouchon、Paolo Brambilla、Marcella Bellani、Philip B. Mitchell、Gloria Roberts、Udo Dannlowski、Tiana Borgers、Susanne Meinert、Kira Flinkenflügel、Jonathan Repple、Elisabeth J. Leehr、Dominik Grotegerd、Tim Hahn、Michèle Wessa、Mary L. Phillips、Lea Teutenberg、Tilo Kircher、Benjamin Straube、Olaf Steinstraeter、Frederike Stein、Florian Thomas-Odenthal、Nina Alexander、Paula L. Usemann、Andreas Jansen、Michael Berk、Orwa Dandash、Nadine Parker、Chao Suo、Sophia I. Thomopoulos、Ole A. Andreassen和Christopher R.K. Ching（代表ENIGMA双相情感障碍工作组）。
资金支持：这项工作得到了2025年NARSAD青年研究员资助、米尔肯研究所Baszucki脑研究基金、爱尔兰研究委员会、健康研究委员会、美国国立卫生研究院以及其他国际资金来源的支持。
关键问题解答：
问：图论如何帮助神经科学家理解像双相情感障碍这样复杂的疾病？
答：图论使科学家能够像大型市政交通网络一样对人类大脑进行精确建模。单个大脑区域被视为交通枢纽（"节点"），连接它们的白质通路则作为铁轨（"路线"）。这使研究人员能够数学化地测量信息在大脑网格中传输的效率或低效程度。
问：ENIGMA研究发现了关于信息如何实际通过双相情感障碍患者大脑移动的什么信息？
答：研究揭示，大脑的内部通信线路组织效率较低。信号无法沿直接路径传输；相反，它们被迫采取更长、更迂回的路线。此外，网络过度依赖几个高度拥堵的中央"枢纽"站来传递数据，这可能是大脑对受损次要路线的适应方式。
问：这项研究是否证明精神药物会导致白质布线的长期损伤？
答：不，它并未显示因果关系。由于这是一项横断面研究——意味着患者在单一时点进行扫描，因此无法确定网络差异是由疾病本身、大脑试图适应还是药物引起的。它只是强调，患者的用药史是科学家必须考虑的一个重要因素，以便隔离该疾病的生物学特征。
关于这项心理健康研究新闻
作者：Laura LeBlanc
来源：南加州大学（USC）
联系人：Laura LeBlanc — 南加州大学
图像：该图像由Stevens INI提供
原始研究：开放获取。
"双相情感障碍中与治疗和疾病严重程度相关的结构性脑网络改变"，作者：Leila Nabulsi等人（代表ENIGMA双相情感障碍工作组）。《生物精神病学》
DOI:10.1016/j.biopsych.2026.04.020
摘要
双相情感障碍中与治疗和疾病严重程度相关的结构性脑网络改变
背景
大规模T1加权MRI研究已经确定了双相情感障碍（BD）中的灰质异常，我们团队也为这些共识性发现做出了贡献。然而，结构性连接性，特别是情绪和奖励相关回路中的连接性，仍然理解不足。弥散加权MRI（dMRI）使白质通路的研究成为可能，但先前的工作受到小样本、方法学异质性和药物效果不明确的限制。我们进行了BD中最大规模的dMRI网络分析，将症状负担和多药治疗与基于纤维束成像的连接性和图论指标相关联。
方法
分析了来自16个ENIGMA-BD站点的449名BD个体（35.7±12.6岁）和510名对照（33.3±12.6岁），年龄在18-65岁之间的横断面结构和弥散MRI扫描。标准化分割/分区和约束球面反卷积纤维束成像生成了个别的结构性连接矩阵。与症状严重程度和药物相关的全局和子网络组织的图论指标。
结果
BD显示出广泛的网络改变（密度和效率较低，路径长度较长，中介中心性较高），边缘-基底神经节回路中的微结构组织改变，以及默认模式/显著性/前额叶-边缘-基底神经节网络中异常的流线计数。较长的病程、较晚的发病和精神病史与网络架构中更大的异常相关，而更多躁狂发作则与更大的前额叶-边缘连接性相关。抗抑郁药（特别是SSRI）、抗惊厥药和抗精神病药的使用与较差的全局和前额叶-边缘连接性相关；未显示出明确的锂盐效应。
结论
作为BD中最大规模的结构性连接性研究，我们揭示了受疾病严重程度和药物使用影响的奖励和情绪调节网络中的广泛破坏。结果表明多站点协调是可行的，并强调ENIGMA-BD作为识别可重现神经生物学标记的可扩展框架。
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