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脑成像技术难破精神疾《病识别》瓶颈

几十年来,研究人员一直试图通过磁共振成像(MRI)寻找精神疾病在大脑中的特征。在许多研究中,精神分裂症、抑郁症、自闭症和双相障碍患者都被发现存在灰质异常。然而,不同研究得出的具体脑区、异常方向和变化幅度却经常不一致。

同一种疾病,为什么在不同医院、不同研究中会呈现出不同的脑结构图谱?近日,发表在国际学术期刊《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)上的一项研究对这一问题进行了系统检验,结果发现精神疾病相关的脑结构差异一致性很低,其原因除了样本量太小之外,可能是精神疾病对应的生理过程过于复杂。

该研究由来自澳大利亚莫纳什大学等机构的研究团队完成。研究者分析了2437名精神疾病患者和2065名健康对照者的大脑MRI图像,涉及精神分裂症、分裂情感性障碍、自闭症谱系障碍、重性抑郁障碍和双相障碍五类疾病,还纳入了654名阿尔茨海默病患者和937名健康对照者用于比较。

研究重点考察的是精神疾病脑图谱的“跨站点一致性”,它反映不同研究地点得到的脑部差异图谱是否相似。如果一个医院发现某些脑区灰质减少,另一个医院也在相同区域发现类似变化,那么两张脑图的空间相关性就较高。

研究人员首先使用基于脑表面的形态学分析方法,测量大脑皮层厚度。随后,他们在每一个扫描点分别比较患者和健康对照者的脑结构差异,并将这些差异绘制成覆盖全脑的统计图。最后,他们逐一比较不同地点之间的图谱是否一致。

相关系数越接近1,说明两张脑图越相似,反之则表示两者之间缺乏稳定的对应关系。结果显示,精神疾病相关的脑结构差异在不同研究地点之间的一致性总体偏低。精神分裂症的中位相关系数为0.16,分裂情感障碍为0.15。自闭症谱系障碍、重性抑郁障碍和双相障碍的中位相关系数分别只有0.04、0.01和0.06。

相比之下,阿尔茨海默病不同扫描点之间的中位一致性达到0.54,显著高于五类精神疾病。阿尔茨海默病通常伴随着较为明确的神经退行性病理过程,因此在不同研究中更容易呈现出相近的脑萎缩分布。这个比较表明,精神疾病研究中观察到的灰质差异,并不一定能够像阿尔茨海默病那样,构成稳定、清晰的疾病形态学特征。

研究人员尝试调整数据分析方法、校正设备差异,甚至考虑年龄、用药、病程等19种因素,结果均无法显著提高一致性。唯一有影响的变量是样本量,对于精神分裂症,每组需要接近200人才能获得较稳定的脑图。但对于抑郁症、自闭症和双相障碍,即便样本增加到上千人,一致性仍不理想。

研究者指出,这并不意味着这些疾病不存在脑部异常,也不意味着MRI无法观察到任何有意义的变化。更准确地说,研究结果表明,以当前常见的诊断方式和研究设计,将患者按照疾病名称分组,再比较群体平均灰质体积或皮层厚度,可能难以得到适用于所有患者的统一脑结构图谱。

精神疾病的诊断主要依据症状、病程和临床表现。同一个诊断可以由不同的症状组合构成,患者之间在疾病严重程度、发病年龄、药物暴露、共病情况和遗传背景等方面也可能存在很大差异。当这些生物学上并不完全相同的人被归入同一个诊断类别时,他们的大脑变化可能分布在不同区域,甚至方向相反。将这些差异进行平均后,群体层面的结果自然可能变得微弱而不稳定。

该研究认为,一个生物标志物如果要用于辅助诊断、预测治疗反应或监测疾病进展,首先必须能够在不同医院、不同设备和不同患者群体中稳定重现。仅在单个小样本研究中发现某个脑区存在差异,并不能说明这个差异就是某种精神疾病的特异性标志。

未来,研究人员可能需要从两个方向推进。一方面,应通过大型跨中心联盟和开放数据库,汇集数百乃至数千名患者的数据,并尽可能统一临床评估和影像处理流程。另一方面,也需要减少对传统诊断标签和简单群体平均的依赖,转而寻找症状维度、遗传亚型、疾病阶段或神经生物学特征更加相近的患者群体。

Cao, T., Pang, J. C., Gajwani, M., et al. (2026). The cross-site reproducibility of MRI morphometric phenotypes in psychiatric disorders. Nature Neuroscience. https://doi.org/10.1038/s41593-026-02359-0

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