视觉皮层功能连接的改变及其与早发性双相情感障碍精神病性症状的关联

本研究通过静息态fMRI比较早期发病双相障碍（EOBD）与健康对照（HC）视觉皮层功能连接（FC），发现14个视觉区域FC与额顶叶升高，5个与颞顶叶降低，相关于阳性、阴性症状及临床特征，提示视觉FC异常可能作为EOBD潜在风险标志。

郑碧|孟莉|孟倩莉|彭子军|朱美美|詹霞颖|塔拉·钱德|邱长健|马丁·沃尔特|何来昌|保罗·利扎诺|曹远

摘要

背景

视觉皮层功能障碍已被认为与精神病的早期阶段有关，并与精神病性症状相关。然而，早发性双相情感障碍（EOBD）中视觉区域的功能连接性（FC）仍知之甚少。本研究旨在探讨EOBD中与视觉相关的FC变化及其与精神症状和临床特征之间的关联。

方法

88名EOBD患者和56名健康对照组（HCs）接受了静息态功能性磁共振成像（fMRI）检查。通过概率视觉图谱选取视觉皮层区域作为种子节点，比较了两组之间的25个基于种子的FC。使用多重比较校正方法分析了FC变化与EOBD患者精神症状之间的关联。

结果

与HCs相比，14个视觉皮层区域的FC与额叶和后颞叶区域的连接增强，而5个视觉皮层区域的FC与颞叶和感觉运动相关区域的连接减弱。精神病阳性症状、阴性症状及总体症状评分的增高与视觉和额叶区域的FC增强显著相关，尤其是右侧外侧枕叶复合区1（LO1）、LO2、人类中间颞叶视觉区（hMT/V5）、顶内沟（IPS5）、中央前回和上额回。

结论

EOBD患者的视觉系统连接性发生改变，表现为与额叶区域的FC增强，与感觉运动和情绪调节相关区域的FC减弱。这些发现表明，与视觉相关的FC异常可能早在BD发病初期就出现，并与精神病性症状相关，可能作为精神病的早期预警标志。

引言

双相情感障碍（BD）是一种慢性复发性精神疾病，其特征是躁狂/轻躁狂发作和抑郁发作的交替出现，是年轻人致残的主要原因之一（Nierenberg等人，2023年）。早发性双相情感障碍（EOBD）定义为17岁之前发病，其症状常常与精神分裂症或重度抑郁症的症状重叠（Duffy，2012年；Goldstein等人，2017年；Vieta等人，2018年）。这种诊断复杂性导致识别延迟，超过80%的BD患者在首次发作后5至10年内仍未被诊断（Bauer，2022年）。与成年发病病例相比，EOBD患者的情绪发作更频繁，精神病风险更高，自杀倾向更强，对标准情绪稳定剂的治疗反应也不同（Carter等人，2003年；Cirone等人，2021年）。这些特征表明EOBD是一个临床负担较重的亚群，强调了识别该人群中与精神病相关症状的神经生物学机制的必要性。

视觉信息沿着分层路径处理，从视网膜光感受器开始，经过视神经和外侧膝状体（LGN）到达初级视觉皮层（V1），然后继续传递到更高阶的区域，如V2和V5/MT（Costa等人，2023年；Fernandez等人，2018年）。研究表明，在精神病早期阶段，视觉通路可能出现中断（Adámek等人，2022年；Butler和Javitt，2005年；Butler等人，2005年）。与此一致，研究观察到BD患者存在视觉处理障碍，包括对比敏感度降低和视觉情境调节异常，这表明感知整合的改变可能与精神病症状相关（O'Bryan等人，2014年；Schallmo等人，2015年；Yang等人，2013年）。一项神经认知研究显示，BD青少年在评估视空间和视动功能的任务中表现明显低于健康对照组（HCs），表明与视觉相关的认知领域可能在BD早期就出现脆弱性（Lera-Miguel等人，2011年）。

元分析一致显示，与健康对照组相比，精神分裂症（SZ）和BD患者的视网膜神经纤维层（RNFL）和神经节细胞-内丛层（GC-IPL）变薄，这表明早期可能存在神经生物学改变，可能与视觉通路中的逆向突触退化有关（Lizano等人，2020年；Sheehan等人，2024年）。这些发现表明，尤其是RNFL和GC-IPL的变薄是两种疾病的可靠标志。除了结构变化外，RNFL变薄还与精神病中的躁狂症状严重程度增加相关，视网膜电生理异常在SZ早期就被观察到，支持其作为神经回路功能障碍和认知障碍的非侵入性生物标志物的潜力（Bannai等人，2020年；Molho等人，2024年）。视网膜层面的破坏，如RNFL变薄，可能引发视觉通路中的突触退化，导致连接脑区的结构和功能损伤（Lizano等人，2020年）。一项研究发现，SZ患者中较薄的RNFL与视辐射的分数各向异性（FA）降低相关，表明周围感觉输入丧失与中枢白质（WM）退化之间存在联系（Asanad等人，2021年；Zhao等人，2022年）。这些发现表明，作为中枢神经系统（CNS）的延伸，视网膜可能为早期精神病提供了解脑健康状况的窗口。

精神分裂症和BD的神经影像学研究揭示了视觉相关区域的异常，包括枕叶皮层厚度降低和外侧枕叶皮层的功能连接性（FC）降低（Blose等人，2023年；Ma等人，2025年；Mustafa和Turgay，2022年；Reavis等人，2017年）。我们之前的研究进一步表明，EOBD患者的视觉相关网络发生改变，以及双相II型抑郁症（BDII-D）患者的下枕叶回（IOG）、左枕颞叶回和双侧Calcarine回的脑活动变化（Hu等人，2023年；Xiao等人，2024年）。一项研究观察到，首次发作的抗精神病药物未使用过的患者中，V1和V2的表面积降低，MT的表面积增加，MT皮层厚度降低，后者与更严重的阴性症状显著相关（Adhan等人，2020年）。这些发现表明，视觉皮层的早期结构异常可能参与了精神病阴性症状的病理生理过程。基于此，同一团队后续的研究发现，女性受试者的V1和V2区域的表面积和体积降低，但厚度未见变化，表明存在性别特定的神经发育差异（Türközer等人，2022年）。

精神病阳性症状通常包括妄想、思维紊乱和幻觉。在这些症状中，高达37%的精神病患者在其一生中会出现视觉幻觉（van Ommen等人，2023年）。有人提出，精神病症状反映了分层感知推理的中断，即自下而上的感官证据和自上而下的预测在皮层层次中的整合异常（Sterzer等人，2018年）。因此，感觉皮层（包括视觉区域）与高级额叶控制系统之间的FC异常可能导致幻觉和妄想（Fletcher和Frith，2009年；Sterzer等人，2018年）。一篇综述文章指出，精神病患者的枕叶和外侧视觉区域的皮层厚度和体积降低，以及视觉关联皮层与内侧颞叶区域之间的FC增加（Raymond等人，2022年）。尽管在BD中的研究较少，但新兴证据表明，这些通路中的连接性中断或异常整合可能导致感知障碍和视觉幻觉（Schutte等人，2021年）。我们之前的基于TractSeg的研究也发现EOBD患者存在广泛的白质（WM）改变，特别是涉及视觉相关通路，如视辐射和枕叶投射（正在审稿中）。尽管有这些发现，视觉皮层的功能变化及其与视觉幻觉的关联仍需进一步探索。

本研究旨在使用基于人类枕颞叶皮层概率图谱（ProbAtlas_v4）（Wang等人，2015年）的ROI-to-whole-brain方法，识别EOBD患者与HCs之间的视觉皮层FC变化，并探讨这些变化与临床症状的关联，特别是与精神病症状的关系。我们还使用vcAtlas（Rosenke等人，2018年）验证了这些发现。基于先前的研究和我们的WM发现，我们假设EOBD患者会出现与视觉相关的FC变化，这些功能变化可能与精神病阳性症状相关。

部分内容

参与者

本研究于2022年10月至2025年3月进行，并获得了南昌大学第一附属医院医学研究伦理委员会的批准（批准编号2023163），符合赫尔辛基宣言（Goodyear等人，2007年）。所有参与者在参与研究前均签署了书面知情同意书。

EOBD定义为17岁之前发病（Corponi等人，2023年）。共招募了88名EOBD患者。

参与者的 demographic 和临床特征

表1显示了所有参与者的 demographic 和临床信息。EOBD患者在年龄上与HCs存在显著差异（p < 0.001），但在性别上没有差异。

EOBD 和 HCs 之间的视觉皮层 FC 差异

在分析的25个视觉皮层种子区域中，14个区域的FC与EOBD患者的其他脑区显著增强。具体而言，右侧VO1、VO2和IPS0种子与左侧额极皮层（FP）的FC显著增强。

讨论

本研究调查了EOBD患者视觉皮层的rs-FC变化及其与精神症状和临床特征之间的关联。与HCs相比，EOBD患者在多个视觉皮层区域表现出显著的FC变化。具体来说，我们观察到与运动和物体相关的视觉区域（如MST、hMT/V5、LO1、LO2、VO1）与高级区域（包括FP、PreCG、MidFG和SFG）之间的FC值增加，而

结论

EOBD患者的视觉系统功能连接性发生改变，表现为与额叶区域的FC增强，与感觉运动和情绪调节相关区域的FC减弱。这些连接性变化与精神病症状的严重程度和临床特征相关，表明与视觉相关的FC异常可能早在BD发病初期就出现。这些发现强调了视觉相关连接性障碍的临床重要性。

CRediT 作者贡献声明

郑碧：撰写——初稿，正式分析。孟莉：撰写——审阅与编辑，正式分析。孟倩莉：撰写——审阅与编辑，监督，数据管理。彭子军：研究，数据管理。朱美美：研究，数据管理。詹霞颖：研究。塔拉·钱德：撰写——审阅与编辑。邱长健：撰写——审阅与编辑。马丁·沃尔特：撰写——审阅与编辑。何来昌：监督，概念化。保罗·利扎诺：撰写——审阅与

资助

本研究得到了江西省临床医学研究中心项目的支持，项目编号为20223BCG74001。保罗·利扎诺博士还获得了国家心理健康研究所的职业发展资助（K23MH122701）。

利益冲突声明

MW是以下公司的顾问委员会成员并进行了演讲：德国Boehringer Ingelheim；德国Bayer AG；以及德国Biologische Heilmittel Heel GmbH。MW还获得了HEEL和Janssen Pharmaceutical Research的机构研究支持，进行了一项关于酮胺在重度抑郁症患者中的临床试验（IIT）。所有其他作者均无利益冲突。

致谢

我们感谢徐旭和余兆强在MRI扫描方面的协助。