投稿问答最小化  关闭

万维书刊APP下载

脑科学研究 | 中国科学院科研团队通过1分钟视觉注视活动识别精神分裂症患者

2023/5/8 10:25:02  阅读:80 发布者:

以色列希伯来大学近日发表公报说,该校研究人员参与的一项研究发现,基因突变是导致儿童精神分裂症的原因。相关论文已发表在荷兰《精神分裂症研究》杂志上。

儿童精神分裂症是一种严重且罕见的精神疾病,出现于13岁之前。患这一疾病的儿童与成人精神分裂症患者症状相似,包括认知混乱、幻觉、言语及行为紊乱等。该病在诊断过程中存在一定挑战,因为许多儿童表现出的思维和认知方面的异常,可能是由于他们通过想象和幻想来缓解和应对精神压力造成的。此外,还需要将该疾病与孤独症、焦虑症以及创伤后应激障碍等区别开来。

参与研究的以色列希伯来大学教授约亚夫·科恩对《以色列时报》说,精神分裂症高度遗传,概率约为80%。由于精神分裂症非单基因疾病,其遗传学研究较为复杂。

该研究发现,儿童精神分裂症比起较大年龄后才发病的精神分裂症具有更强的遗传基础。因此研究人员认为,通过研究儿童精神分裂症患者,可以更容易破解该疾病致病病因的遗传成分。

根据公报,研究人员在约20%参与该研究的儿童精神分裂症患者身上发现了可以解释该疾病的基因突变。例如,研究人员在GRIA2基因中发现的一个突变,此前被认为与语言和行为问题有关。研究人员在MICU1基因中发现的另一个纯和突变,已知会导致线粒体损伤,引发肌无力、发育问题和学习障碍等。

研究人员认为,这些基因突变的发现可帮助改进儿童精神分裂症的诊断方法,并为新的药物治疗靶点带来启发。

2023417日,《Schizophrenia Bulletin》期刊在线发表题为《Spatial and temporal abnormalities of spontaneous fixational saccades and their correlates with positive and cognitive symptoms in schizophrenia》研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)王伟研究组与国家精神疾病医学中心、上海交通大学医学院附属精神卫生中心王继军教授团队合作完成。

该研究揭示了精神分裂症患者在视觉注视期间自发产生的跳视眼动存在时空特性异常,及其与患者的临床症状和认知功能障碍的关联性。研究还展示应用简单机器学习方法,通过仅仅1分钟视觉注视眼动数据,来快速有效地从健康人群中识别出精神分裂症患者。

精神分裂症是一种症状多样、病因复杂的精神疾病。我国精神分裂症终身患病率高达0.7%,累及700多万人口,其中至少1/3 的重症患者迁延难愈,给患者及家庭乃至社会带来极大负担。临床上,精神分裂症包括阳性症状(如幻觉、妄想、语言紊乱、行为怪异等)和阴性症状(如思维贫乏、快感缺乏、情感反应迟钝、社交退缩等)以及认知功能障碍(如工作记忆、注意力、执行功能等方面的受损)等三大核心症状。皮质-皮质下-小脑环路(cortical-subcortical-cerebellar circuit)结构与功能异常,被认为是精神分裂症的基本致病机制,并与疾病的阳性症状、阴性症状及认知功能障碍密切相关。

视觉注视是人类最基本的行为模式,人类和大部分的哺乳动物通过视觉注视来感知外界信息和指导决策。当人们注视一个目标,眼睛并不是静止不动的,而是会自发地以每秒1-3次的频率产生跳视,将注视点从原来的位置转移至另外一个位置。这些跳视可分为微跳视(microsaccades)和大跳视(macrosaccades)。微跳视的幅度一般小于1°,它可以避免视网膜适应,起到维持视知觉的作用。

大跳视则会使注视点从目标脱离从而破坏此次注视活动。大脑皮质-皮质下-小脑环路参与了注视性跳视的发生,且该环路结构和功能的异常会改变注视性跳视的时空特征。精神分裂症患者大脑皮质-皮质下-小脑环路存在广泛异常,然而患者的注视性跳视如何受到这一异常环路的影响,以及其与疾病的临床症状和认知功能障碍的联系尚不清楚。

1.中秋时节,当人们注视满月,眼睛不是静止不动的(图中蓝点为注视点轨迹),而是伴随着不易察觉的微跳视(图中绿色线条)和大跳视(图中紫色线条),时刻改变着眼睛的注视位置。微跳视的幅度较小,它可以避免视网膜适应,保证眼睛能够一直感知到月亮。大跳视则会将注视点从月亮转移至其他位置从而破坏注视活动。

该研究分析了140例未服用过精神类药物的首次发作的精神分裂症患者和160例健康被试的注视性跳视,发现尽管患者和正常被试的注视性跳视的方向主要为水平方向,但精神分裂症患者表现出更多的垂直方向的跳视(图2A)。患者的注视性跳视,尤其是水平方向的跳视,不仅运动速度更快,持续时间更久,幅度更大,而且其运动方向更多偏向垂直方向(图2BD)。研究还发现患者水平跳视时间和空间特性的异常,分别与患者的认知功能障碍和阳性症状密切相关(图2CE)。

最后,利用简单的机器学习方法,仅仅通过1分钟的注视眼动数据来区分精神分裂症患者和健康被试,准确率达到85%(图2F)。 “眼睛是心灵的窗户”,该工作揭示了注视性跳视可以作为一种快速、简易、可靠的精神分裂症生物行为学标记。

2.A)注视性跳视分布。FEP:首发分裂症病人;HCs:健康被试。(B)相比健康被试,精神分裂症患者的注视性跳视,尤其是水平方向的跳视,表现出更大的幅度,更快的速度,和更长的持续时间。(C)跳视持续时间与MCCB量表评估的认知功能障碍的相关性。(D)精神分裂症患者水平跳视的更偏好垂直方向。(E)水平跳视方向与PANSS量表评估的临床症状的相关性。(F)利用SVMKNN算法的分类结果。利用1分钟的视觉注视数据,KNN方法区分精神分裂症患者和健康被试,达到了85%的准确率。

转自:“威斯腾生命科学研究院”微信公众号

如有侵权,请联系本站删除!


  • 万维QQ投稿交流群    招募志愿者

    版权所有 Copyright@2009-2015豫ICP证合字09037080号

     纯自助论文投稿平台    E-mail:eshukan@163.com