执行功能障碍的生物标志物。
我们对精神分裂症的刻板印象，大概停留在第一人格，第二人格，第五人格……



确切的说，精神分裂症的典型症状通常分为阳性症状、阴性症状和认知症状三类。阳性症状是指思维、情感和行为的增加或异常表现，可能表现为幻听、妄想、思维障碍；阴性症状是指情感、动机和行为的减少或缺失，通常包括情感淡漠、缺乏动机、自理能力下降等；认知症状影响思维、记忆和注意力，常见注意力障碍、执行功能障碍等。不同患者可能表现出不同的症状组合。



背外侧前额叶皮质（dlPFC）通过处理复杂输入并调节下游的感觉运动系统，参与执行功能。dlPFC缺陷可能与执行功能障碍有关。



内侧丘脑（MD），则是前额叶皮质的主要输入来源。一般情况下，当个体接收到矛盾信息，或者不确定性较高的信息时，丘脑就会活跃起来，帮助调整前额叶皮质功能，以便做出正确决策。但是，精神分裂症患者可能难以应付不确定性较高的事件。部分研究认为，这可能是丘脑与前额叶皮质之间的功能连接异常导致的。



来自塔夫茨大学医学院和范德堡大学医学院的研究团队试图为精神分裂症患者的执行功能障碍找到一种生物标志物。



研究发现，精神分裂症患者对不确定性较高的任务，或者矛盾信息时，会出现执行功能障碍，这与丘脑和前额叶皮质之间的功能连接受损有关。丘脑与前额叶皮质的功能连接可以作为诊断和评估精神分裂症的生物标志物，连接越强，患者的决策准确性越高，任务切换速度越快。



研究发表在Cell Reports Medicine杂志上。






研究纳入了24名精神分裂症谱系障碍（包括分裂样障碍、分裂情感性障碍和精神分裂症，SZ）患者和18名对照健康参与者（HC），并设计了一项具有不确定性的决策任务。



受试者首先收到一个指示，提醒他们选择听觉或者视觉（比如，“注意视觉”），接下来的指示变成一系列不同比例的视觉和听觉信号混合，受试者根据主要信号类型来选择目标位置，通过控制线索的不确定性，监测受试者在不确定条件下的大脑活动。




不确定性任务设计



结果显示，健康受试者在视觉和听觉指示位置一致或者不一致的情况下，都可以有近乎完美的表现，失误率较低。SZ患者在指示一致的情况下，表现与健康受试者相似，但是在指示中等或高度不确定性的情况下，SZ组就会发生较多的失误，并且随着不确定性的增加而恶化。





SZ组正确率较低



心理测量函数分析显示，SZ组的不确定性阈值较低，或者说敏感性增加，对不确定性的任务更加敏感，并且这种敏感性与一般认知缺陷无关。



在之前对啮齿动物的研究中，研究人员已经知道MD在不确定性条件下调节PFC功能，因此，研究人员在人类受试者中评估了不确定性条件下的MD和PFC的功能连接。



接下来，研究人员选择了8名健康对照组和12名SZ组患者，收集他们的静息态fMRI数据，分析发现，不确定性阈值与MD和dlPFC功能连接存在显著相关性，并且右半脑相关性（即rMD-rdlPFC）更强，与初级听觉、初级视觉的丘脑皮质环路功能连接无关。



精神分裂症的执行功能障碍表现为决策困难、信息处理慢、灵活性差。在面对任务信息不确定性较强或存在冲突时，执行功能受损会使个体更难做出适应性决策。那么，rMD-rdlPFC的功能连接是否能够用来预测受试者的不确定性相关执行功能障碍呢？




rMD-rdlPFC功能连接可以预测执行功能障碍



研究人员检查了之前收集的受试者数据，选择了同时包括静息态fMRI和标准化认知测试（SCIP）数据的受试者（HC组 n=75，SZ组 n=70），分析结果显示，右脑rMD-rdlPFC的功能连接强的受试者，SCIP综合得分较高，说明更强的功能连接与更好的认知表现有关，左侧关联不显著。



SCIP包括多个认知领域的测试，包括处理速度、工作记忆、语言学习等。这其中，工作记忆是指在不确定性情景中记住信息的任务，而工作记忆测试得分与rMD-rdlPFC功能连接相关性最强，而不涉及不确定性情景的工作记忆任务与功能连接没有显著关联。






不确定性较强的任务，需要受试者在任务过程中不断接受新的反转要求，完成快速的任务切换。接下来，研究人员分析了HC和SZ受试者在反转任务中的rMD-rdlPFC信号。



HC组受试者在反转任务中能较快适应新的任务规则，并且准确性较高，表现出较快的切换速度和稳定的执行能力。SZ组受试者切换速度显著慢于HC组，需要更多尝试以适应新规则，更容易受到旧规则的干扰。



任务切换发生后，受试者rMD信号显著增强，rMD-rdlPFC功能连接增强，rMD-rdlPFC连接值越高，受试者采取新策略的速度越快，证明rMD-rdlPFC功能连接与任务的快速切换有关。



研究作者表示，“我们的目标是找出精神分裂症执行功能障碍的生物标志物，这种功能障碍只有在患者承担矛盾任务的时候才会出现。我们可以在大脑活动读数中捕获丘脑和额叶皮层的缺陷，从而预测一个人处理冲突信息的能力。”