上海6月17日電 (申海 鄭瑩瑩)《American Journal of Psychiatry》(《美國精神病學(xué)雜志》)17日凌晨在線發(fā)表了中國科研人員的一篇研究論文。相關(guān)研究整合靈長類動物模型和臨床精神疾病患者的功能磁共振影像數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)猴-人跨物種的機(jī)器學(xué)習(xí)分析流程，利用從轉(zhuǎn)基因獼猴模型上學(xué)習(xí)的特征構(gòu)建臨床精神疾病患者的分類器模型，進(jìn)而深入解析人類自閉癥和強(qiáng)迫癥的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。
該研究為精神疾病的影像學(xué)精準(zhǔn)診斷提供了新證據(jù)，開辟了利用非人靈長類模型服務(wù)精神疾病的臨床應(yīng)用需求的新途徑。研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心的王征研究組與中國科學(xué)院自動化研究所赫然課題組合作完成。
自閉癥(ASD)是一種神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)的發(fā)育性疾病，具有高度的異質(zhì)性，同時(shí)自閉癥患者常伴隨強(qiáng)迫癥(OCD)、注意力缺陷多動癥(ADHD)等并發(fā)癥，這給臨床診斷和病理機(jī)制研究帶來很大挑戰(zhàn)。非人靈長類模式動物與人類在腦結(jié)構(gòu)與功能上較為接近，已成為研究大腦高級認(rèn)知功能的首選，更是探究復(fù)雜腦疾病致病機(jī)理、研發(fā)診療技術(shù)并向臨床轉(zhuǎn)化的優(yōu)選動物模型。
目前已知與自閉癥相關(guān)的致病基因有百余種，導(dǎo)致其遺傳學(xué)病理非常復(fù)雜。研究人員首先運(yùn)用基因工程技術(shù)將人類自閉癥基因——MECP2導(dǎo)入到獼猴基因組中，建立單一基因操控的轉(zhuǎn)基因獼猴模型來簡化模擬復(fù)雜的人類自閉癥。隨后利用磁共振影像技術(shù)對轉(zhuǎn)基因和野生型獼猴進(jìn)行腦部掃描，構(gòu)建腦功能圖譜。因?yàn)椴皇撬械哪X區(qū)都與自閉癥病理有關(guān)，研究人員使用結(jié)構(gòu)稀疏的機(jī)器學(xué)習(xí)算法對腦功能圖譜進(jìn)行腦區(qū)篩選，識別與MECP2基因相關(guān)的核心腦區(qū)。然后將這些核心腦區(qū)一對一映射到人類磁共振影像腦功能圖譜上，提取與核心腦區(qū)相關(guān)的功能連接特征，以此構(gòu)建跨物種可遷移的分類預(yù)測模型，分別用于人類自閉癥、強(qiáng)迫癥和注意力缺陷多動癥患者的診斷分類。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型識別人類自閉癥患者和健康被試的準(zhǔn)確率達(dá)到82.14%，對人類強(qiáng)迫癥患者的分類準(zhǔn)確率達(dá)到78.36%，性能均顯著優(yōu)于基于人類自閉癥患者建立的預(yù)測模型，但對于人類注意力缺陷多動癥患者的診斷沒有顯著提升。進(jìn)一步分析腦連接圖譜特征與臨床癥狀之間的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)右側(cè)腹外側(cè)前額葉皮層功能連接在自閉癥和強(qiáng)迫癥中扮演著雙重角色，為解析精神疾病的腦環(huán)路機(jī)制提供新的重要線索。
此項(xiàng)工作由王征研究員和赫然研究員共同指導(dǎo)博士研究生詹亞峰和衛(wèi)建澤合作完成，研究得到中國科技部、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、上海市和廣東省的資助。(完)
