现代神经影像学在方法与数据建模层面的进展，使得脑组织结构与功能的成像细节与特异性持续提升。这些进展应用于多囊卵巢综合征（Polycystic Ovary Syndrome, PCOS）这一常见多系统疾病时具有重要潜力，PCOS患者常伴有精神认知症状，且脑血管疾病风险升高。本热点综述围绕涵盖PCOS神经生物学与症状学的三个核心生物学主题展开，探讨高级神经影像技术在上述领域的应用价值：①内分泌系统与生物节律；②脑血管系统；③神经结构与功能。文章进一步阐述了现代神经影像学如何为这些领域提供新的研究视角。尽管PCOS相关的脑健康研究仍处于起步阶段，但高级神经影像技术为探索该疾病的起源及长期影响提供了极具价值的途径。
引言
现代神经影像学能够以前所未有的细节与特异性对脑组织结构与功能进行成像，可在全生命周期中实现活体病理生理机制解析，并精准监测治疗对大脑的影响。这些进展对多囊卵巢综合征（PCOS）的研究尤为重要——PCOS是一种以月经周期紊乱、高雄激素血症、胰岛素抵抗及卵巢多囊样改变为特征的多系统疾病。现有研究显示，PCOS女性全生命周期均存在认知功能下降，焦虑与抑郁症状发生风险升高，主观生活质量低于无PCOS人群；同时该类患者脑血管疾病风险增加，且与神经退行性疾病存在共同危险因素，凸显了在该疾病中关注脑健康的重要性。本综述并非对PCOS神经影像研究进行全面罗列，而是聚焦于新兴科学主题，讨论高级神经影像应用如何深化对PCOS病理生理的理解，核心围绕前述三个生物学主题展开，文内表1对涉及的神经影像技术进行了概述。
内分泌系统与生物节律
与PCOS的相关性
女性脑健康研究长期被忽视，但近年研究已明确中枢神经系统结构与功能对内分泌生物节律（如月经周期）高度敏感。这种对波动性性腺激素的敏感性引出了针对PCOS的核心问题：当内分泌节律与月经周期紊乱时，会对大脑产生何种影响？这类节律紊乱又会对长期脑健康造成什么后果？下丘脑是内分泌相关的下丘脑-垂体-卵巢（Hypothalamic-Pituitary-Ovarian, HPO）轴的关键组成部分，已被证实参与PCOS病理生理过程。PCOS患者普遍存在垂体黄体生成素（Luteinising Hormone, LH）脉冲分泌频率升高，卵泡刺激素（Follicle-Stimulating Hormone, FSH）相对降低的特征，其上游机制被认为与下丘脑促性腺激素释放激素（Gonadotropin-Releasing Hormone, GnRH）神经元分泌增加相关，进而导致卵巢来源雄激素过度合成；同时下丘脑对雌激素与孕激素的负反馈调节受损，进一步加剧GnRH脉冲分泌异常。目前关于HPO信号功能失调的起始原因及其是否为PCOS表型的原因或结果尚未明确。近年研究提示，下丘脑非神经小胶质细胞调控异常及对雄激素的敏感性可能参与PCOS的发生与维持：这类细胞在发育过程中参与神经调控与雄激素敏感性调节，可调控GnRH释放进而增加垂体LH分泌，同时在神经系统炎症中发挥重要作用，而神经炎症也是PCOS的已知病理过程之一。尽管下丘脑功能障碍并非PCOS病理生理的唯一驱动因素，代谢及其他外周系统的参与同样关键，但下丘脑的核心作用仍使其成为PCOS研究的重点方向，深入解析下丘脑病理有助于更全面理解该疾病。
领域研究现状
尽管现代神经影像技术在PCOS神经生物学中的应用仍相对有限，但已有充分证据显示中枢神经系统对健康月经周期高度敏感。近期多项重复扫描的神经影像研究显示，性激素水平与月经周期不同阶段的白质完整性、灰质体积、脑脊液体积及功能连接水平显著相关。然而现有研究普遍存在采样时间点不足的限制（通常仅对比早卵泡期与中黄体期），虽能区分低激素水平与高激素水平状态，但无法捕捉内分泌特征的复杂日间波动及其可能存在的滞后效应（如激素变化在1~2天后才引起脑结构或功能改变）。高密度神经影像是近年兴起的方法，通过对少量受试者进行高频次成像（如每日扫描），构建激素与神经变化的完整时间线。该类研究已证实，在规律排卵的女性中，海马对月经相关激素波动尤为敏感：随着雌激素水平升高，海马体积与白质完整性同步增加，这可能与树突棘等微结构变化相关。海马不仅参与记忆形成，还与抑郁症等神经精神疾病密切相关。结合PCOS的精神认知症状特征及月经周期节律紊乱的特点，未来研究应重点密集绘制大脑对PCOS异常内分泌谱的响应模式，尤其推荐采用高场强磁共振成像对皮层下区域进行精细成像。
高级神经影像的未来应用
对下丘脑微结构成像或特定细胞群（如小胶质细胞）活动进行测量，有望为PCOS研究提供关键突破。微结构与细胞特异性研究以往主要依赖动物模型，但存在模型与人类PCOS特征匹配度不足、机制外推性受限的问题。现代人类神经影像技术的进步为活体研究PCOS相关下丘脑微结构与活动提供了可能。例如，磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS）已被用于比较PCOS患者与健康对照者的脑代谢产物水平：虽然MRS无法针对特定过程或细胞类型，但通过检测与细胞激活或炎症相关的特定代谢产物，可进行间接推断——N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate, NAA）是细胞激活的标志物，也是反映神经健康的动态指标。研究发现，与健康对照相比，PCOS女性下丘脑NAA水平升高，但丘脑无此变化，提示PCOS患者下丘脑轴-胶质活动增强，支持非神经下丘脑细胞活动参与HPO轴病理过程的假说。此外，MRS还可检测脂质与大分子等与生理性小胶质细胞激活相关的代谢产物，结合神经炎症刺激可实现对小胶质细胞群的靶向研究。扩散加权磁共振成像（diffusion-weighted Magnetic Resonance Imaging, dw-MRI）是另一具有潜力的技术，其通过测量水分子在组织中的扩散特征，结合基于神经解剖与扩散特性的数学模型，可推断特定结构甚至细胞类型（包括皮层组织中的小胶质细胞），结果与组织学标记一致性良好。若小胶质细胞确实参与PCOS神经内分泌病理过程（如GnRH分泌调控、神经炎症），该技术可直接实现对这类细胞群的研究。
脑血管健康
与PCOS的相关性
大脑是人体代谢需求最高的器官，且无法储存能量，因此持续的有氧血液供应对维持脑功能至关重要。脑血管系统还参与代谢废物清除、通过血脑屏障阻隔血源性化学物质，并通过血管调节缓冲高血压对脑组织的损伤；同时血管的动态调节可满足急性能量需求（如神经活动时的血流匹配）。月经周期中雌激素与孕酮浓度的变化与全脑血流量增加相关，这种周期性脑血管扩张可能对大脑及脑血管衰老产生长期获益，已有研究证实更长生殖寿命与更低心血管疾病发病风险相关。这一关联对PCOS等慢性月经周期紊乱疾病具有重要意义，亟需系统绘制PCOS患者的脑血管功能模式，明确其功能是否紊乱，以及紊乱是否与长期血管结局相关。
领域研究现状
尽管PCOS已被证实与脑血管疾病风险升高相关，但脑血管神经影像在该领域的研究仍严重不足。研究人员所在团队在2025年内分泌学会会议上首次报道的探索性研究发现，与年龄、体重指数匹配的对照者相比，PCOS女性脑血流量降低，但该结果仍需大样本研究验证。
高级神经影像的未来应用
利用循环血液与组织的磁学特性，磁共振成像可对从血流到脉动性的微血管与宏血管生理特征进行成像。研究人员所在团队近期开发的动态流入幅度对比（Dynamic Inflow Magnitude Contrast, DIMAC）技术，可实现毫秒级时间分辨率的皮层血管逐搏脉搏波速度（Pulse Wave Velocity, PWV）测量。PWV是反映血管僵硬度的核心标志物，已有研究显示PCOS女性外周血管PWV高于对照者，提示全身血管僵硬度增加。血管僵硬度升高会降低对心脏搏动能量的吸收，若PCOS患者脑血管同样存在僵硬度增加，未被吸收的脉动压力可能造成全生命周期的微血管与神经组织损伤，进而参与认知功能下降过程。这一假说得到现有研究结果的支持：PCOS与脑白质高信号（小血管病的神经影像标志物，与血管僵硬度及认知下降均相关）风险升高相关。未来可应用该技术探索PCOS相关高血压风险，以及高雄激素血症、高胰岛素血症对脑血管的影响。
神经结构与功能
与PCOS的相关性
皮层白质主要由有髓轴突纤维构成，负责脑区之间的连接与快速同步信息传递，对日常认知功能至关重要。白质纤维束的完整性直接影响不同皮层与皮层下区域的信息整合效率。多项研究已证实白质纤维束与各认知功能（如工作记忆、执行功能）显著相关，多发性硬化、慢性维生素B12缺乏症等导致白质完整性受损的疾病均会出现相应认知障碍。PCOS患者在Stroop任务（评估工作记忆与认知控制）等客观认知测试中表现差于对照者；2型糖尿病研究中也观察到白质完整性降低与信息处理速度、记忆能力下降相关。白质成像为解析PCOS认知症状的潜在机制提供了可行路径。
领域研究现状
Rees等人的首项相关研究纳入年龄、智商、体重指数匹配的健康对照者，发现PCOS患者全脑白质轴向扩散率（Axial Diffusivity, AD，与轴突完整性相关的dw-MRI指标）降低，同时多个认知域存在轻微下降（尽管受试者年龄普遍较轻）。虽样本量较小（每组18例）限制了结果解读，但近期一项中年大样本研究复制了该结果，提示PCOS相关白质紊乱具有全生命周期持续性。白质完整性受损可能导致神经功能效率下降，进而影响认知表现：功能磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）研究证实，年轻PCOS女性在完成认知任务时需要募集更多神经资源；脑电图（Electroencephalography, EEG）研究也显示PCOS患者神经活动潜伏期延长。白质相关改变已成为PCOS研究的新兴方向，为认知能力与功能神经影像改变提供了重要的机制背景。
高级神经影像的未来应用
要进一步明确皮层白质在PCOS病理生理中的作用，需要对微结构及特定白质纤维束进行更精准的推断，即使在交叉纤维等复杂结构区域也需实现可靠解析。针对特定纤维束的改变进行研究对PCOS认知领域尤为重要，因为注意力、工作记忆等功能已证实与特定纤维束的完整性相关。现代dw-MRI建模技术不仅比传统方法更准确地分离白质纤维束，还可提供髓鞘厚度等具体微结构信息。Niu等人近期应用孟德尔随机化方法，对PCOS与特定白质纤维束的因果关系进行了统计推断，发现PCOS风险与默认模式网络-杏仁核连接、边缘系统相关纤维束的白质完整性存在因果关联，而这些系统参与内省与自传体记忆加工。通过高级神经影像技术，可对潜在病理生理通路进行成像，为认知改变的机制解释提供依据。
多模态成像
尽管前述主题分开阐述，但内分泌、代谢、血管与神经系统之间存在广泛交互作用。多模态成像通过整合不同神经影像模式的互补信息，可用于解析系统间的通路与交互关系。例如，联合灌注成像、微结构成像与功能神经成像，可更全面地评估下丘脑健康状况及其与经典PCOS标志物（如高雄激素血症、LH/FSH比值、胰岛素水平）的关联；纵向多模态成像还可推断慢性低灌注导致微结构损伤等特定通路。多模态成像将为获得PCOS病理生理的整体性理解提供重要支撑。
结论
总体而言，高级神经影像技术为探索PCOS的起源与长期影响提供了极具价值的机遇。本综述仅简要介绍了现代神经影像应对PCOS病理生理新兴科学主题的若干方向。尽管PCOS脑健康及更广泛的女性健康问题关注度持续提升，但许多核心问题与技术应用潜力仍有待深入挖掘。
