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基于EEG規范模型解析神經退行性疾病異質性:帕金森病與阿爾茨海默病的個體化電生理標記研究
《npj Parkinson's Disease》:Characterizing the heterogeneity of neurodegenerative diseases through EEG normative modeling
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月09日 來源:npj Parkinson's Disease 6.7
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本研究針對帕金森病(PD)和阿爾茨海默病(AD)患者腦功能異質性難題,通過多中心EEG規范建模(GAMLSS),首次系統繪制了>40歲健康人群的EEG頻譜功率與源功能連接(FC)衰老軌跡,發現PD/AD患者存在顯著頻率依賴性電生理偏離(θ/β頻段異常率達30%-80%),且空間重疊性低于25%。突破性提出個體化極端偏離指數(EDI)與UPDRS/MMSE臨床評分顯著相關(δ頻段ρ=0.24~-0.35),為精準神經學提供新型電生理生物標記。
隨著全球老齡化加劇,帕金森病(PD)和阿爾茨海默病(AD)患者預計2050年將分別達1600萬和1.53億。這類神經退行性疾病存在顯著的臨床和病理異質性,傳統基于群體平均的MRI/EEG研究難以捕捉個體差異,導致診斷和治療方案缺乏針對性。更棘手的是,30%患者對現有療法無反應,迫切需要開發個體化評估工具。
法國MINDIG研究所Mahmoud Hassan團隊聯合14個臨床中心,在《npj Parkinson's Disease》發表突破性研究。該工作首次建立大規模EEG規范模型,整合499名健康人(HC)和434名患者(PD=237, AD=197)的靜息態腦電數據,采用廣義加性位置尺度形狀模型(GAMLSS)構建年齡相關的EEG頻譜功率和源功能連接(FC)參考曲線。通過量化個體偏離程度,發現PD患者運動相關腦區在δ/θ/β頻段呈現特異性異常,而AD患者左顳頂葉β頻段異常與認知衰退相關。創新性提出的極端偏離指數(EDI)與UPDRS(ρ=0.24,p=0.025)和MMSE(ρ=-0.26,p=0.01)顯著相關,為精準神經學奠定基礎。
關鍵技術包括:1)多中心EEG數據標準化預處理(PyPrep/ICA去噪);2)基于eLORETA的源空間功能連接計算(68個Desikan-Killiany腦區AEC正交化處理);3)GAMLSS建模量化年齡相關EEG特征軌跡;4)留一研究交叉驗證(LOSO)確保模型穩健性(r>0.88)。
研究結果揭示:
數據特征:14個中心采集的933例EEG數據(40-92歲)顯示,PD組男性占比65%顯著高于AD組(37%),反映疾病性別差異。
規范模型構建:健康人群EEG特征呈現緩慢衰老軌跡,α頻段功能連接變異系數最低(補充圖7-8),提示其為穩定老化指標。
疾病異質性:
討論部分指出三大創新:1)首次建立>40歲EEG衰老軌跡參考數據庫;2)揭示PD/AD電生理異質性遠超既往認知(FC重疊性僅25%);3)開發可關聯臨床評分的EDI指標。局限性包括高齡樣本不足(>72歲數據稀缺)和通道數差異(19-256通道),未來需整合生物標志物數據提升診斷精度。
該研究顛覆了傳統"一刀切"的神經疾病評估模式,通過EEG規范建模實現從群體分析向個體化醫療的范式轉變。特別值得注意的是,92%PD患者用藥狀態下仍檢測到顯著異常,提示EEG標記對治療干擾具有魯棒性。這項工作為開發基于電生理的精準分型系統鋪平道路,未來可拓展至其他神經退行性疾病研究。
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