精神分裂症致病机理揭晓：过滤与预测系统失灵

研究发现精神分裂症患者大脑过滤信息和预测奖赏的系统存在异常，或为该疾病的治疗和预防提供新靶点。

精神分裂症患者大脑中负责过滤信息和预测奖赏的两个关键系统出现异常，这可能解释了他们为何会产生幻觉和妄想等与现实脱节的体验。

这项由斯坦福大学医学院领导的研究成果于4月11日发布于《分子精神病学》杂志，研究人员分析了来自精神分裂症儿童、青少年和年轻成人的脑扫描数据。

该研究结果证实了现有关于精神分裂症致病机制的理论。

“这项研究为理解精神分裂症的发展和恶化过程提供了很好的模型，这将有助于解决这一难题，”该论文的 lead author，精神病学和行为科学临床副教授 Kaustubh Supekar 博士说道。

这项研究不仅在患有罕见遗传病22q11.2缺失综合征并伴有精神分裂症的个体身上观察到了这些发现，也同样在那些没有明确病因的精神分裂症患者身上观察到。这将有助于科学家们更深入地理解精神分裂症背后的脑部机制和理论框架。

精神分裂症患者会出现幻觉(例如听到声音)和妄想(例如认为不存在的人是真实存在的)等症状。精神分裂症本身可以独立存在，也可以是躁郁症和精神分裂症等严重精神疾病的标志之一。精神分裂症患者还常常伴有社交退缩、思维和言语紊乱以及精力和动机减退等症状。

研究精神分裂症如何在脑内发病非常困难。该疾病通常在青少年或年轻人身上发病，他们中的大多数很快就会开始服用抗精神分裂症药物来缓解症状。当研究人员分析确诊精神分裂症患者的脑扫描时，他们无法区分疾病本身和药物治疗带来的影响。他们也不知道精神分裂症随着病情的发展会如何改变大脑。

为了更早地了解疾病进程，斯坦福大学医学院的研究小组研究了患有22q11.2缺失综合征的6至39岁的年轻人，该遗传病会导致30%的患者出现精神分裂症、妄想症或两者兼有。

他们发现，患有精神分裂症的22q11.2患者的脑功能与来源不明的精神分裂症患者的脑功能相似。而且，这些脑部模式与研究人员之前提出的导致精神分裂症症状的理论相吻合。

“我们发现的大脑模式支持了我们关于认知控制系统如何在精神分裂症中失灵的理论模型，”该研究的资深作者、斯坦福认知和系统神经科学实验室主任 Vinod Menon 博士说道。

“那些与现实脱节的思维会劫持大脑的认知控制网络，” 他说， “这个过程破坏了认知控制的正常运作，让侵入性思维占据主导地位，最终导致我们所认识的精神分裂症症状。”

大脑的排序

正常情况下，大脑的认知过滤系统(也称为突显网络)会在幕后工作，有选择地将我们的注意力集中在重要的内部思想和外部事件上。借助它的帮助，我们可以忽略不合理的想法和不重要的事件，专注于对我们来说真实和有意义的事情，例如注意交通情况，以免发生碰撞。

腹侧纹状体，一个小型脑区，以及受多巴胺驱动相关脑通路，在预测什么将是有益或重要的方面发挥着重要作用。

为了进行这项研究，研究人员尽可能多地收集了来自患有22q11.2缺失综合征的年轻人的功能性核磁共振脑扫描数据，总共来自三个不同大学的101名个体。该研究还包括来自几个对照组的脑扫描，这些对照组没有22q11.2缺失综合征：120名患有早发性特发性精神分裂症的人，101名患有自闭症的人，123名患有注意力缺陷/多动障碍的人和411名健康对照组。

这种遗传病，其特征是22号染色体的部分缺失，每2000到4000人中就有一人患病。除了30%的患精神分裂症或妄想症的风险外，患有该综合征的人还可能患有自闭症或注意力缺陷多动障碍，这就是为什么这些疾病也被纳入对照组的原因。

研究人员使用了一种称为时空深度神经网络的机器学习算法来表征所有患有22q11.2缺失综合征的患者的大脑功能模式，并将它们与健康受试者进行比较。利用来自加州大学洛杉矶分校患者队列的数据，他们开发了一种算法模型，可以区分患有22q11.2缺失综合征的患者与未患有该疾病的患者的脑扫描。

该模型预测该综合征的准确率超过94%。他们使用患有或没有该遗传综合征的另一组人验证了该模型，结果表明在这些独立组中，该模型对脑扫描的分类准确率为84%至90%。

然后，研究人员使用该模型来研究哪些大脑特征在精神分裂症中起着最重要的作用。先前对精神分裂症的研究并未得出一致的结论，可能是因为样本量太小。

通过比较患有和未患有精神分裂症的22q11.2缺失综合征患者的脑扫描，研究人员表明对精神分裂症贡献最大的大脑区域是前岛叶(突显网络或“过滤器”的关键部分)和腹侧纹状体(“奖励预测器”)；这在不同组患者中都是成立的。

通过比较患有22q11.2缺失综合征和精神分裂症的个体的大脑特征与来源不明的精神分裂症患者的大脑特征，该模型发现显著重叠，表明这些大脑特征是精神分裂症的普遍特征。

另一个数学模型，经过训练可以区分所有患有22q11.2缺失综合征和精神分裂症的受试者与患有该遗传综合征但没有精神分裂症的受试者，从患有特发性精神分裂症的人中选择了脑扫描，准确率为77.5%，再次支持了大脑的过滤和预测中心是精神分裂症的关键这一想法。

此外，该模型对精神分裂症具有特异性：它无法对患有特发性自闭症或多动症的人进行分类。

“能够追溯我们的步骤回到我们最初的问题——‘精神分裂症中的功能失调大脑系统是什么？’——并在这个背景下发现相似的模式，这令人非常兴奋，”Menon说。“在神经层面，区分患有22q11.2缺失综合征精神分裂症患者的大脑特征与我们在成年精神分裂症患者中确定的通路相似。这种平行关系加强了我们对精神分裂症作为一种具有可识别和一致的大脑特征的疾病的理解。”

然而，这些大脑特征在没有精神分裂症的遗传综合征患者身上并没有观察到，这为未来的研究方向提供了线索，他补充道。

治疗或预防的应用

除了支持科学家关于精神分裂症如何发生的理论外，这些发现还具有更深入地理解这种疾病并可能预防它的意义。

“我的目标之一是预防或延缓精神分裂症的发展，”Supekar说。他说，新的发现与该团队先前关于哪些大脑中心在成年精神分裂症中发挥最大作用的研究一致，这表明可能存在预防方法。

“在精神分裂症中，等到诊断时，大脑已经受到了很多损害，改变疾病的进程可能非常困难。”

“我们发现，早期，大脑系统内不同脑区域之间的功能相互作用是不正常的，”他补充说。“这些异常并非始于20多岁，即使在7或8岁时也显而易见。”

研究人员计划利用现有的治疗方法，例如经颅磁刺激或聚焦超声，针对这些大脑中心，用于那些患精神分裂症风险的人群，例如患有22q11.2缺失综合征或父母患有精神分裂症的人，看看它们是否可以预防或延缓疾病的发生或减轻症状一旦出现。

该结果还表明，使用功能磁共振成像来监测关键中心的大脑活动可以帮助科学家研究现有抗精神分裂症药物的运作方式。

虽然为什么有人会与现实脱节仍然令人费解 - 考虑到这对一个人的幸福来说似乎是多么危险 - 但现在已经可以理解“如何”了，Supekar说。“从机制上讲，这是有道理的，”他说。

“我们的发现强调了以同情心对待精神分裂症患者的重要性，”Menon说，并补充说，他的团队希望他们的工作不仅可以促进科学理解，还可以激发人们对精神分裂症患者的同理心和支持的文化转变。

“我最近有机会与我们部门早期精神分裂症治疗小组的个人进行了交流，”他说。“他们的信息清晰有力：'我们有更多的相似之处，而不是差异。就像任何其他人一样，我们有自己的高峰和低谷。' 他们的言语是发自内心的呼吁，呼吁人们对与这种疾病作斗争的人更加同理心和理解。这是通过同理心和团结的镜头看待精神分裂症的呼吁。”

本文译自 medicalxpress，由 BALI 编辑发布。