心理所研究發現首發精神分裂癥患者工作記憶對額頂效應連接的調節作用受損

　　工作記憶是前額葉認知功能的基本功能單元，是一種對信息進行暫時儲存和加工以指導下一步行動的記憶。工作記憶障礙是精神分裂癥常見的認知功能障礙，并且被認為是精神分裂癥患者多種認知障礙和臨床癥狀（如妄想）形成的根本原因。因此，研究者一直致力于尋找精神分裂癥工作記憶障礙的神經基礎。通常認為，外側前額葉皮層和后部頂葉皮層的功能整合是工作記憶任務順利執行的關鍵；（短時程）突觸可塑性是實現這種功能整合的基礎。根據精神分裂癥失連接假說，精神分裂癥的病理基礎可能源于這種腦區功能整合異常。因此，研究工作記憶如何調節額頂連接以及這種調節效應在精神分裂癥患者中是否發生變化，有助于深入理解精神分裂癥的病理機制。 

　　當前最可行的研究（短時程）突觸可塑性的方法之一是動態因果模型分析（Dynamic causal modeling, DCM）。采用這種方法，研究者可以估計出腦區之間的效應連接以及任務狀態對效應連接的調節效應。因此，中國科學院行為科學重點實驗室李紓研究組的青年特聘研究員周媛與丹麥科技大學Kristoffer H. Madsen博士、倫敦大學學院Karl J Friston教授和中南大學湘雅二醫院精神衛生中心劉哲寧教授團隊合作，采用DCM方法共同研究了工作記憶對額頂效應連接的調節作用在首發精神分裂癥患者中是否存在異常。該研究的特色，一是與正常對照相比，這批首發精神分裂癥患者的工作記憶成績并沒有明顯降低，這使得研究者可以排除任務成績不匹配對組間腦功能活動比較的干擾；二是采用基于腦激活區檢測——心理生理交互分析——動態因果模型分析層層遞進的思路，克服了動態因果模型分析中腦網絡節點難以確定的困難，從而更有可能發現腦區功能整合的異常。 

　　該研究發現，首發精神分裂癥患者的工作記憶成績判別力（d’分數）與正常對照沒有顯著差異，但患者表現出不同的反應偏向（c分數）；在腦激活程度上，患者沒有顯著改變；心理生理交互分析發現，工作記憶任務對左側額下回與左側頂下小葉功能連接的調節作用在患者中減弱。基于此，該研究構建了一個左側額下回、左側頂下小葉、視覺區的腦網絡模型，通過DCM分析發現，在正常人中工作記憶任務對額頂雙向連接均存在調節作用，但在精神分裂癥患者中從頂葉到額葉的前向連接調節作用減弱；并且精神分裂癥患者的陰性癥狀越重，這種從頂葉到額葉的前向連接調節效應越弱。此外，反應偏差越大的患者，這種調節效應越弱，提示患者完成工作記憶任務采取的策略不同于正常對照。 

　　該研究結果證實了精神分裂癥患者額頂效應連接受工作記憶任務調節的能力下降，提示精神分裂癥患者額頂腦區不能根據信息變化形成恰當的功能整合；并且這種異常在精神分裂癥早期階段，即使工作記憶能力相對完整時，就已出現。這一研究結果，增進了我們對精神分裂癥工作記憶障礙神經機制的理解，也為尋找精神分裂癥早期診斷生物標記提供了理論依據。 

　　圖1：健康對照組（a）和首發精神分裂癥患者組（b）最優DCM模型以及組間差異模型（c） 

　　該研究第一作者為中國科學院大學中丹學院2013級碩士生Jesper Duemose Nielsen，指導教師為周媛和丹麥科技大學的Kristoffer H. Madsen，研究論文已在線發表于Cerebral Cortex期刊。研究數據來源于周媛和中南大學湘雅二醫院精神衛生中心合作已發表的一項前期研究(Zhou et al., 2014, Schizophrenia Research)。上述研究受國家自然科學基金（No：81371476; 91132301; 91432302）、中國科學院青年創新促進會（2012075）、國家留學基金委和973項目（No：2011CB707800）支持。 　　 

　　論文信息： 

　　Jesper Duemose Nielsen, Kristoffer H. Madsen, Zheng Wang, Zhening Liu, Karl J. Friston & Yuan Zhou. (2017). Working Memory Modulation of Frontoparietal Network Connectivity in First-Episode Schizophrenia. Cerebral Cortex, 2017; 1–10. doi: 10.1093/cercor/bhx050 

　　論文網址：https://academic.oup.com/cercor/article/3052757/Working 

　　相關論文： 

　　Yuan Zhou, Zheng Wang, Xi-Nian Zuo, Huiran Zhang, Yun Wang, Tianzi Jiang, Zhening Liu, Hyper-coupling between working memory task-evoked activations and amplitude of spontaneous fluctuations in first-episode schizophrenia, Schizophrenia Research, 2014.10.01, 159(1): 80~89