轻度肝性脑病中丘脑亚区的结构与功能异常

《Brain Research Bulletin》：Structural and functional abnormalities of thalamic subregions in minimal hepatic encephalopathy

　　该研究通过多模态MRI分析发现，MHE患者双侧丘脑后亚区域体积增大，功能同步性（mReHo）升高，并与认知评分显著负相关，提示丘脑亚区域异常可能参与MHE的认知衰退机制。

　　这项研究探讨了在肝硬化伴发的最小肝性脑病（MHE）患者中，丘脑亚区的结构和功能异常及其与认知表现之间的关系。丘脑作为大脑中重要的结构，包含多个功能各异的亚区，这些亚区在维持认知功能方面发挥着关键作用。MHE是一种隐匿性的神经认知障碍，常见于肝硬化患者，但并不表现出明显的临床症状，因此需要借助神经影像学技术进行早期识别和干预。研究通过结合结构和功能磁共振成像（MRI）的方法，对MHE患者的丘脑亚区进行了详细的分析，揭示了其在结构和功能上的变化，这些变化与认知功能下降密切相关。

丘脑在神经网络中扮演着重要的中继站角色，负责将感觉信息传递到大脑皮层。近年来的研究进一步表明，丘脑不仅是感觉信息的传递者，还在皮层间的信息流动和调节皮层网络活动方面具有重要作用。因此，丘脑在多种认知功能中发挥着核心作用，包括工作记忆、注意力、决策能力和执行功能等。这种功能上的多样性意味着丘脑的不同亚区可能对特定的认知障碍有独特的影响。例如，前丘脑与学习和记忆相关，内层核与意识、觉醒和注意力有关，中丘脑则与记忆和执行功能相关，而后丘脑则与感觉整合和注意力等认知功能密切相关。基于这些功能差异，研究对丘脑进行了细分，使用基于组织学的图谱将其划分为25个独立的核团，并进一步归类为六个功能-解剖学亚区，如前部、内层、侧部、中部、后部和腹侧亚区。

研究采用了一种多模态的MRI方法，对30名患有MHE的肝硬化患者、48名未患MHE的肝硬化患者以及42名健康对照组进行了评估。结果显示，MHE患者的双侧后丘脑亚区体积显著增加，且在功能上，这些患者在双侧后丘脑、双侧内层核和左侧腹侧丘脑亚区表现出较高的平均区域同质性（mReHo）值，这些指标反映了局部脑活动的同步性。值得注意的是，这些结构和功能上的变化呈现出从NHE组到MHE组的逐步加重趋势，且与认知功能测试结果存在显著相关性。这表明，丘脑亚区的异常可能是MHE相关认知功能下降的重要神经基础。

在结构分析方面，研究发现MHE患者的双侧后丘脑亚区体积显著高于健康对照组和未患MHE的肝硬化患者。这一现象可能与MHE患者丘脑内的代谢紊乱有关，特别是高氨血症对丘脑代谢和血流的影响。高氨血症是MHE的一个关键因素，它可能导致丘脑内的神经元和胶质细胞的异常增生，进而引起体积的变化。此外，研究还发现，MHE患者的后丘脑亚区在功能上表现出较高的mReHo值，这可能反映了局部神经活动的紊乱。这种紊乱可能与丘脑内神经化学失衡有关，如GABA能抑制的减少和谷氨酸能调控的异常，这些变化可能增强突触后神经元和周围星形胶质细胞的兴奋性活动，从而影响局部血氧水平依赖信号（BOLD）。

在功能分析中，研究发现MHE患者的双侧后丘脑、双侧内层核和左侧腹侧丘脑亚区的mReHo值显著增加。这些功能上的异常与认知功能下降密切相关，表明丘脑亚区的功能变化可能是MHE患者认知障碍的重要原因。后丘脑亚区，包括外侧膝状体和枕叶核，对感觉信息的整合和注意力调节至关重要。因此，这些亚区的功能异常可能解释了MHE患者在感觉处理和注意力方面的表现下降。此外，内层核的功能异常可能与意识和觉醒状态的调节有关，而腹侧丘脑亚区的异常可能影响运动驱动和输出功能，这与MHE患者常见的运动功能障碍有关。

研究还发现，这些结构和功能上的变化在MHE患者中呈现出渐进性趋势，表明随着疾病的进展，丘脑亚区的异常可能逐步加重。这种变化不仅反映了丘脑的结构损伤，也揭示了其功能调节的紊乱。值得注意的是，这些异常与神经认知测试结果之间存在显著的负相关关系，进一步支持了丘脑亚区在MHE相关认知功能下降中的作用。此外，研究指出，这些变化可能为MHE的早期检测和干预提供潜在的神经影像学标志。

尽管研究取得了重要进展，但也存在一些局限性。首先，丘脑的内部边界在T1加权图像中较难识别，因此在视觉检查中无法完全验证分割的准确性。然而，该分割流程已通过组织学比较进行了充分验证，并成功用于检测不同疾病中的丘脑亚区差异。其次，研究主要分析了丘脑的六个聚合亚区，而非具体的25个核团，这种方法虽然有助于减少假阳性结果，但也可能掩盖某些特定核团的变化。因此，未来的研究可以考虑使用更精细的分割工具，对具体的丘脑核团进行分析，以获得更全面的信息。此外，研究采用的是横断面设计，无法确定丘脑亚区的变化是否直接导致认知功能的下降。因此，未来的研究应采用纵向设计，追踪患者在不同时间点的认知功能变化，以进一步验证因果关系。同时，研究样本量相对较小，可能限制了对细微丘脑变化的检测能力，以及对不同肝硬化病因对丘脑亚区结构和功能影响的评估。因此，未来的研究需要更大的、病因多样化的样本量，以验证和扩展当前的研究发现。

研究还指出，尽管PHES是一种广泛使用的诊断工具，能够提供标准化的神经认知评估，但它可能无法全面反映所有认知领域的变化。因此，未来的研究应结合更全面的神经认知评估方法，包括对记忆、注意力和执行功能的详细测试，以更准确地评估丘脑亚区异常与认知表现之间的关系。此外，研究还强调了在MHE的诊断和治疗中，对丘脑亚区进行更深入的分析的重要性。通过识别与认知功能下降相关的特定丘脑亚区，可以为MHE的早期识别和干预提供新的视角。

总体而言，这项研究为理解MHE的神经机制提供了重要的证据，表明丘脑亚区的结构和功能异常可能是MHE相关认知功能下降的重要因素。研究的结果不仅有助于提高对MHE的诊断准确性，还可能为未来的治疗策略提供新的方向。通过进一步研究丘脑亚区的异常与认知功能之间的关系，可以更好地揭示MHE的病理生理机制，并为开发有效的干预措施奠定基础。此外，研究还强调了神经影像学在MHE研究中的重要性，表明这些技术能够提供客观、可量化的数据，从而支持对MHE的早期检测和干预。未来的研究应继续探索丘脑亚区的变化，结合更先进的影像技术和更全面的神经认知评估，以更深入地理解MHE的神经机制，并为改善患者的生活质量提供科学依据。