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【中新網】中國科學家新研究解析人類自閉症和強迫症的神經環路機制

  • 发表日期:2020-06-19 【 【打印】【關閉】
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      利用功能磁共振腦圖譜特征構建跨物種機器學習分類預測模型,提取磁共振影像學特征協助診斷人類精神疾病。 

    中科院脑科学与智能技术卓越创新中心 供图

      中新网上海6月17日电 (申海 郑莹莹)《American Journal of Psychiatry》(《美国精神病学杂志》)17日凌晨在线发表了中国科研人员的一篇研究论文。相关研究整合灵长类动物模型和临床精神疾病患者的功能磁共振影像数据,设计猴-人跨物种的机器学习分析流程,利用从转基因猕猴模型上学习的特征构建临床精神疾病患者的分类器模型,进而深入解析人类自闭症和强迫症的神经环路机制。

      该研究为精神疾病的影像学精准诊断提供了新证据,开辟了利用非人灵长类模型服务精神疾病的临床应用需求的新途径。研究由中國科學院脑科学与智能技术卓越创新中心的王征研究组与中國科學院自动化研究所赫然课题组合作完成。

      自閉症(ASD)是一種神經系統失調的發育性疾病,具有高度的異質性,同時自閉症患者常伴隨強迫症(OCD)、注意力缺陷多動症(ADHD)等並發症,這給臨床診斷和病理機制研究帶來很大挑戰。非人靈長類模式動物與人類在腦結構與功能上較爲接近,已成爲研究大腦高級認知功能的首選,更是探究複雜腦疾病致病機理、研發診療技術並向臨床轉化的優選動物模型。

      目前已知與自閉症相關的致病基因有百余種,導致其遺傳學病理非常複雜。研究人員首先運用基因工程技術將人類自閉症基因——MECP2導入到猕猴基因組中,建立單一基因操控的轉基因猕猴模型來簡化模擬複雜的人類自閉症。隨後利用磁共振影像技術對轉基因和野生型猕猴進行腦部掃描,構建腦功能圖譜。因爲不是所有的腦區都與自閉症病理有關,研究人員使用結構稀疏的機器學習算法對腦功能圖譜進行腦區篩選,識別與MECP2基因相關的核心腦區。然後將這些核心腦區一對一映射到人類磁共振影像腦功能圖譜上,提取與核心腦區相關的功能連接特征,以此構建跨物種可遷移的分類預測模型,分別用于人類自閉症、強迫症和注意力缺陷多動症患者的診斷分類。結果發現該模型識別人類自閉症患者和健康被試的准確率達到82.14%,對人類強迫症患者的分類准確率達到78.36%,性能均顯著優于基于人類自閉症患者建立的預測模型,但對于人類注意力缺陷多動症患者的診斷沒有顯著提升。進一步分析腦連接圖譜特征與臨床症狀之間的關聯性,發現右側腹外側前額葉皮層功能連接在自閉症和強迫症中扮演著雙重角色,爲解析精神疾病的腦環路機制提供新的重要線索。

      此项工作由王征研究员和赫然研究员共同指导博士研究生詹亚峰和卫建泽合作完成,研究得到中国科技部、国家自然科学基金、中國科學院、上海市和广东省的资助。(完)

     

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    http://dw.chinanews.com/chinanews/content.jsp?id=9214432&classify=zw&pageSize=6&language=chs