Molecular Psychiatry：高功能自闭症谱系障碍个体全脑功能分区揭示网络组织的非典型模式

自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder, ASD）是一种复杂的神经发育障碍，影响认知功能、社会交往和感知处理等多方面。已有的研究主要通过静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术探索ASD患者的脑功能连接模式。然而，目前大多数研究都是基于典型发育（TD）个体的大脑网络拓扑图，缺乏ASD个体的特定功能网络划分。因此，研究迫切需要对ASD个体的全脑功能网络进行精细分区，以便更准确地揭示ASD个体的大脑功能组织。本研究旨在利用高质量的rs-fMRI数据，使用稳健的分区方法，构建一张高功能ASD个体的全脑功能网络图，并与TD个体的脑功能网络进行比较。

本研究纳入了70名高功能自闭症谱系障碍患者和70名年龄、性别、IQ等条件匹配的TD个体作为对照组。所有参与者的rs-fMRI数据通过优化的成像序列采集，以提高全脑的时间信噪比（tSNR）。研究使用了InfoMap算法进行脑区分区，该方法通过多次随机划分数据集，确保分区的一致性和可重复性。在每次迭代中，研究将参与者分为两组，并计算每组的全脑相关矩阵，通过反复比对划分结果，筛选出50%以上迭代中一致的功能网络。分区完成后，研究通过计算Δ eta²系数评估功能网络内部的稳定性，并比较ASD组和TD组在脑网络分区上的差异。

图1：TD组和ASD组在高质量的fMRI数据方面的匹配结果

研究发现，ASD组的全脑功能网络在三方面表现出非典型的模式。首先，ASD组多个功能网络的全脑连接模式在体素间的稳定性较差，表现为Δ eta²系数显著低于TD组。这表明ASD个体的脑网络连接不如TD个体一致，尤其是在海马、皮层下结构和小脑网络中。这种稳定性下降可能与功能网络内各区域之间的连接松散有关。其次，ASD组的脑网络划分显示小脑、皮层下结构和海马的功能子网络分化较弱。TD组的小脑划分为前部和后部两个子网络，而ASD组的小脑仅有一个整体网络。此外，TD组的皮层下结构（包括丘脑、尾状核和壳核）和海马被分为多个子网络，而ASD组的这些区域则未表现出明显的子网络分化。最后，ASD组的皮层下结构和海马与新皮层的连接模式异常。研究显示，ASD组的皮层下网络与更多的皮层区域连接，尤其是在颞叶和岛叶，而海马网络与新皮层的连接较少，主要缺失了涉及场景构建和空间导航的区域，如顶枕皮质和眶额皮质。这些非典型的连接模式可能与ASD个体的社会认知和空间记忆缺陷相关。

此外，研究通过多重回归和岭回归分析，评估了ASD组功能连接与其临床症状的相关性。结果表明，ASD组的网络功能连接能够显著预测其社会交往障碍的严重程度，尤其是丘脑、纹状体、前额叶和脑干之间的连接对自闭症诊断观察量表（ADOS）评分有显著影响。这进一步支持了ASD个体的特定网络分区与其临床表现之间的紧密联系。

图2：最初的解析程序

本研究首次通过高功能ASD个体的全脑功能分区，揭示了其在脑网络组织上的非典型模式。ASD个体的大脑网络表现出功能网络分化不足和皮层下结构与新皮层的异常连接，尤其是海马和皮层下结构的连接模式。该研究为理解ASD个体的神经基础提供了新的见解，并为未来的研究提供了一个ASD特定的网络分区模板，帮助进一步探索ASD个体的脑功能组织及其与临床症状的关系。未来的研究可以基于该模板，深入分析ASD个体的其他认知和行为表现，以期为ASD的诊断和治疗提供理论支持。

文献出处：
Persichetti, A. S., Shao, J., Gotts, S. J., & Martin, A. (2024). A functional parcellation of the whole brain in high-functioning individuals with autism spectrum disorder reveals atypical patterns of network organization. *Molecular Psychiatry*. https://doi.org/10.1038/s41380-024-02764-6