喜报|我院汪凯教授团队在《自然》子刊发表重要成果：首次采用白质BOLD信号解析精神疾病的共性机制

2023年8月，精神卫生与心理科学学院汪凯教授团队在《自然》子刊《自然-心理健康（Nature mental health）》上发表题为《精神疾病的白质功能障碍及其递质和遗传机制（White matter dysfunction in psychiatric disorders is associated with neurotransmitter and genetic profiles）》的研究论文，首次将脑白质BOLD信号的新观念和新方法应用于大规模精神疾病的共性机制研究，表明基于BOLD信号刻画的重型精神疾病患者脑白质纤维束的功能特征，能够提供结构研究所看不到的病变信息，为全面理解白质纤维束在精神疾病中的作用提供了新的研究视角，并深层次地解读白质功能变化的神经递质和基因表达机制。我院季公俊副教授为论文第一作者，汪凯教授为通讯作者。

研究表明，不同精神疾病的临床症状、治疗方案及基因突变均存在明显的共性表现。明确精神障碍患者大脑的共性和差异对于精神疾病未来的诊治方向具有重要意义。既往研究多将脑灰质作为研究重心，认为灰质对于大脑的高级功能至关重要。而占据大脑大部分体积的白质相对被忽视。事实上，脑白质内的神经纤维是脑网络的重要组成成分，是不同脑区信息传递的结构基础，参与了多种精神疾病的发病机制。

磁共振成像技术对脑白质的“结构”研究方法已经较为成熟，但一直缺乏有效的白质“功能”评估方法。2017年，汪凯教授团队在国内首次验证了脑白质BOLD可以用来表征白质的功能状态，并非长期以来学界所默认的噪音（Ji et al., Science bulletin; IF=18.9）。

在前期研究的基础上，本次研究利用团队开发的WhiteMatterSF软件（免费共享），分析了数百名重型精神疾病患者和健康对照的多模态磁共振图像，追踪被试大脑的主要白质纤维束，刻画其结构和功能特征，利用公共资源库解析了白质功能改变的递质和基因表达机制，并在独立数据集中进行了验证。

图1 白质功能和结构分析流程图（在WhiteMatterSF软件中完成：https://github.com/jigongjun/Neuroimaging-and-Neuromodulation）

研究结果表明，精神疾患的白质结构损伤位于双侧下额枕束而功能异常位于双侧丘脑前辐射，结构和功能结果存在显著的互补性。四种精神疾病中（精神分裂症、抑郁症、强迫症和双向障碍），精神分裂症的白质改变最为明显。精神疾病中，18根纤维束功能的差异性改变与多巴胺受体/转运体以及乙酰胆碱能的白质分布特征有关，与精神疾病的风险基因表达模式有关。上述发现在验证数据集中均得到了验证。

图2 精神疾病脑白质的结构和功能变化

图3 四种精神疾病的脑白质功能变化情况

图4 两批数据均发现了类似的研究结果

该项研究得到疫情相关焦虑障碍风险预测模型建立及多模态诊疗新方案的研究（82090034）、难治性抑郁症患者抑郁性沉思的神经环路机制及其TMS干预研究（31970979）等多项国家自然科学基金资助。