研究背景阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)是一种神经退行性、逐渐进展性并高度致残性的疾病。然而,尽管数十年来全球针对AD药物的研发做出了大量的努力,但目前仅有乙酰胆碱酯酶抑制剂和N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDA)受体拮抗剂这两类对认知能力下降具有适度积极作用的药物,尚无有效可以治愈AD或显著延缓AD进展的药物。原因可能主要为在出现神经元变性及临床症状明显之后给予干预措施为时已晚。早期给予干预措施更有可能实现疾病修饰的可能性。大量的证据表明,在痴呆症状出现之前数年甚至是数十年就已经开始出现AD的病理生理过程。遗忘型轻度认知功能障碍(amnestic mild cognitive impairment,aMCI)被认为是AD源性的轻度认知功能障碍,与AD的患病风险密切相关,也被认为是AD的前驱临床阶段。近期很多研究者对主观认知下降(subjective cognitivedecline,SCD)产生了浓厚的兴趣。很多研究表明,SCD可以被认为是AD的临床前期,而且被认为出现在认知功能障碍之前,仅仅存在轻度的神经损害而能够功能性代偿。近期,鉴于非侵入性、可重复性等优点,磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术成为早期识别AD疾病谱中大脑结构及功能特征并监测神经退行性病变特征的主要手段之一。而大量的研究表明,白质退行性改变对于AD的发生和发展起着重要的作用。甚至在灰质萎缩之前,就可以出现白质退行性的改变。然而,当前针对SCD中获得一致性研究结果主要集中在灰质退行性改变,如内侧颞叶萎缩等。关于SCD中白质微观结构的改变研究相对较少,且结果缺乏一致性。因此,本研究主要应用弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术分别从白质完整性及白质网络的角度探讨SCD及aMCI中白质微结构的改变。我们假设与正常对照相比,SCD将显示与aMCI相似的白质改变模式,并呈现出正常老年人和aMCI之间的中间状态。研究方法实验一:本研究纳入22名正常对照、20名SCD患者及25名aMCI患者,对所有被试通过3T的磁共振扫描获取DTI图像。计算每个被试的弥散张量参数,包括分数各向异性(fractionalanisotropy,FA)、平均扩散率(meandiffusivity,MD)、径向扩散率(radialdiffusivity,DR)和轴向扩散率(axialdiffusivity,DA)。采用基于模板的分割方法对主要的白质纤维束弥散张量参数三组间差异进行比较。并进一步评估弥散指标的改变是否分别与SCD和aMCI组中的认知功能表现之间存在相关性。实验二:本研究共纳入20名正常对照、20名SCD患者及20名aMCI患者,对所有被试进行3T的磁共振扫描获得常规MRI序列及DTI序列扫描。基于纤维束FA值及确定性纤维束追踪的方法来构建白质网络,并且对构建的脑白质网络进行拓扑属性分析。包括:全局效率(globalefficiency,Eglob)、局部效率(local efficiency,Eloc)、最短路径长度(shortestpath length,Lp)、聚类系数(clusteringcoefficient,Cp)和小世界属性(λ,γ和σ)来评价全局特征。并且通过计算节点效率来评估白质网络的区域特征。比较网络拓扑属性的组间差异,并分别在SCD及aMCI组中评估网络特性的改变与神经心理学表现之间的相关性。研究结果实验一:SCD组弥散张量参数值均介于aMCI与正常对照组之间。与正常对照组相比,SCD组在左侧扣带束海马部分(cingulumofhippocampus,CgH)呈现出显著的白质完整性下降;而SCD组与aMCI组相比,在左侧丘脑前辐射(anterior thalamicradiation,ATR)和右侧皮质脊髓束(corticospinaltract,CST)的白质完整性显著较高。aMCI组与正常对照组相比,在左侧ATR、右侧CST和左侧CgH纤维束的白质完整性显著降低。ROC分析显示:受损的弥散张量参数,对于区分aMCI组和对照组,呈现出曲线下面积值为0.829(灵敏度=68%,特异度=81.82%);对于区分SCD组和对照组,曲线下面积值为0.784(灵敏度=60%,特异度=86.36%)。aMCI组中,左侧CgH的MD值呈现出与记忆功能显著的负相关,而右侧CST的DR值与执行功能呈现出显著的负相关。然而在SCD组中却未发现弥散张量参数值与神经心理学评分之间的显著相关。实验二:与正常对照组相比,SCD组呈现出全局效率和局部效率的显著降低,最短路径长度显著增加。SCD组白质网络指标均介于NC组和aMCI组之间。除此之外,SCD与正常对照组相比,在很多区域,主要集中在额叶、顶叶、边缘系统和尾状核区域呈现出显著的节点效率降低。上述SCD中呈现的全局及局部网络特征改变均与aMCI组所获得的结果类似。ROC分析结果显示:受损的脑白质网络属性指标对于区分SCD组与正常组,呈现出曲线下面积值0.903(灵敏度=85%,特异度=85%);对于区分aMCI组与正常组,呈现出曲线下面积值为0.905(灵敏度=90%,特异度=85%)。在aMCI组中,全局效率的改变及部分区域包括右侧前扣带回和旁扣带回(anterior cingulate and paracingulategyri,ACG)以及右侧额中回(middle frontal gyrus,MFG)局部效率改变与记忆功能呈显著的正相关。然而,在SCD组中却未发现网络指标的改变与认知功能表现之间的显著相关性。研究结论本研究表明,SCD中可呈现出类似于aMCI中白质完整性及白质网络拓扑属性的改变。这些结果也支持SCD可以被视为AD的无症状风险阶段和介于正常与aMCI状态之间过渡阶段的假说。白质弥散张量参数及白质网络拓扑属性指标的改变可以协助识别AD的临床前阶段,并且为AD的病理生理机制提供新见解。仍需要进一步纵向研究来探索从临床前阶段到AD临床阶段白质属性的纵向改变,并评估其在预测AD疾病讲展过程中的价值。