使用卷积神经网络预测广泛性焦虑障碍患者的“大脑年龄”

摘要

较高的预测脑年龄差异与多种精神疾病有关。广泛性焦虑障碍（GAD）与加速衰老的标志物相关。在这项研究中，我们使用体素级结构磁共振成像（structural MRI）技术，测定了GAD患者和健康对照组（HC）的脑预测年龄差异（PAD），并分析了组间PAD变异性的差异。训练数据集包含3511名对照组受试者，测试数据集包含1595名GAD患者和4552名健康对照组受试者，这些数据来自ENIGMA-Anxiety GAD工作组。研究采用了基于卷积神经网络的模型，并结合了多种输入方式来预测脑年龄；预测脑年龄的方法是将实际年龄从预测年龄中减去。模型在训练集（平均绝对误差（MAE）= 2.95岁）和健康对照组（MAE = 2.94岁）中的表现与其他基于图像的脑年龄预测模型相当。研究未发现GAD患者存在加速脑衰老的现象，但发现GAD患者的PAD变异度更大（Levene检验：W = 442.98，p < 0.001），且25岁以上的GAD患者PAD的变异性更为显著。在多项探索性分析中，即使控制了药物使用和共病情况，症状严重程度仍与PAD显著相关，这一发现与以往关于脑年龄的研究结果一致。这些结果表明，在研究脑年龄差异时，需要考虑心理病理学的异质性和复杂性。