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四精神疾病的影像遗传学研究（第1页）

“沈渔邨精神病学（第6版）（..）”

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第二节

精神疾病的神经影像学基础

一、神经影像学简介

神经成像技术是指能观测脑结构和功能的任何成像设备、技术和方法。

人脑解剖结构可以通过计算机辅助X射线断层成像以及磁共振技术获得，脑功能信息可以通过单光子发射断层摄影，正电子发射断层成像、功能磁共振成像、功能近红外成像脑电以及脑磁图等非侵入式成像技术获得。

此外还有非侵入式神经成像技术，但主要用于观测动物的脑活动的动态变化。

神经成像技术的迅速发展使人类能够观测人的认知活动和脑疾病引起的脑功能活动、脑网络和脑结构的动态变化，由此引起有关脑影像和脑认知知识近年来爆炸性的增长。

然而，各种神经影像获取方法由于其成像原理和方法不同都有其各自的优点和局限性。

目前无论是哪种成像模式，都只提供了某个时空段的信息。

例如，功能磁共振成像具有毫米级的空间尺度，但是它的时间分辨率却是几百毫秒，甚至秒的量级；脑电和脑磁成像具有很高的时间分辨率但是定位的空间分辨率却在厘米数量级；电子显微镜有很高的空间分辨率，但只能观测很小的组织样本。

因此，神经影像领域面临的主要挑战是没有任何一项脑成像技术能同时达到准确理解脑活动需要的空间和时间分辨率。

新原理与新方法的研究仍然是脑影像领域的研究热点和核心，这方面的任何突破都将对脑与认知科学及神经精神疾病的研究必将产生深远影响。

另外，如何对脑影像技术获得的数据进行有效定量地分析和可视化，以及如何将各方面散乱的信息集成一个有关脑如何发展、起作用及失去作用的有意义的全景图，以便能为临床和研究所利用，也成为脑影像研究所面临的重要挑战和发展方向。

神经成像技术的出现使人类可以直接无创性地“看到”

大脑的解剖结构和功能活动，就像射电望远镜的出现推动了天文学的发展，显微镜的出现推动了生物学的发展一样，如今脑与认知科学的研究也有了自己的“望远镜”

和“显微镜”

。

这一划时代的进展必将有力地推动人类去探讨大脑这个神秘的器官的各种功能。

同时，神经成像已成为当今认识脑和保护脑，特别是各种神经疾病诊断的不可或缺的工具，对脑科学、神经病理学、认知科学和信息科学的研究有着举足轻重的影响，在临床上，脑成像对脑疾病的诊断和治疗有着重要的意义。

总之，神经成像技术的发展为揭示人脑在信息处理过程中的特有规律，加深对复杂脑疾病的病理机制的认识提供了新的证据，以期为临床诊断及治疗评价提供可靠与客观的生物指标。

（蒋田仔）

二、精神疾病的多模态磁共振成像研究

精神疾病的神经影像研究主要集中在磁共振成像研究，脑电、脑磁、功能近红外成像和正电子发射断层成像等方面的研究在文献中占比较小，所以，这里主要介绍精神疾病的磁共振影像研究方面的研究进展，包括结构磁共振成像、弥散磁共振成像和功能磁共振成像研究。

（一）结构磁共振成像

磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）研究使得在体准确评价精神疾病患者的脑结构成为可能，成为当前分析脑结构的主要方式。

常用的指标包括脑灰质、白质体积、皮层厚度、皮层表面积等。

皮层厚度反映了皮层功能柱内神经元、神经胶质细胞和神经纤维的大小、密度和排列，表面积则主要反映了皮层区域内功能柱的数量，灰质体积是皮层厚度和皮层表面积的产物。

结构磁共振成像技术在精神病学领域已经被广泛应用。

研究发现精神分裂症患者的脑灰质体积异常几乎涉及所有皮质和皮质下结构。

Shepherd等对32项精神分裂症结构影像的综述和Meta分析进行了再分析（meta-review），发现高质量的研究一致显示精神分裂症患者前扣带、额叶（尤其是内侧前额叶和额下回）、脑岛、丘脑、中央后回、内侧颞叶灰质体积减小，脑室和透明中隔腔体积增大，白质体积变化则仅见于胼胝体体积减小。

ENIGMA精神分裂症工作组依据来自于世界范围内15家神经影像中心的2028名精神分裂症患者和2540名正常对照的脑结构影像数据进行了前瞻性的Meta分析。

分析发现，与正常对照相比，精神分裂症患者海马（Cohensd=-0.46），杏仁核（d=-0.31），丘脑（d=-0.31），伏隔核（d=-0.25）和颅内体积（d=-0.12）明显减小，而苍白球（d=0.21）和侧脑室体积明显增大（d=0.37）。

壳核和苍白球体积增加与疾病病程和年龄正相关，海马体积减小在未服药患者中更严重。

对皮层厚度的研究发现，精神分裂症患者皮层萎缩通常见于额颞叶、顶叶皮层，可见于儿童期起病患者、近期发作患者、首发患者，以及慢性患者。

至今为止最大的一项首发未服药精神分裂症患者的研究发现，精神分裂症患者双侧前额叶和顶叶皮层多个脑区皮层萎缩（包括右侧背外侧前额叶皮层、左侧眶额皮层、左侧额下回、左侧中央前回和右侧中央前回后回），而双侧前颞叶、左侧内侧眶额皮层和左侧楔叶皮层增厚。

皮层萎缩与精神分裂症阳性症状严重程度相关，与阴性症状、未治疗期长短无关。

随访研究发现，5年后精神分裂症患者的广泛脑区出现皮层厚度萎缩，尤其是在双侧颞叶和左侧额叶皮层；但对首发精神分裂症患者的3年随访研究未发现患者皮层持续萎缩。