《Communications Biology》：Anterior-posterior systematic deficits of cortical thickness in early-onset schizophrenia
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為探究精神分裂癥病理改變是否源于皮質組織早期破壞，研究人員對早發型精神分裂癥（EOS）患者皮質厚度結構協方差梯度進行研究。發現 EOS 患者前后軸梯度壓縮，兩端結構協方差增加，且陽性癥狀與協方差強度正相關，為神經發育假說提供了證據。
精神分裂癥作為一種神經發育障礙，其大腦皮層的灰質和白質均存在病理改變。盡管該疾病的行為表現通常在成年早期出現，但大量神經影像學研究表明，其病理過程早在大腦發育早期就已開始。早發型精神分裂癥（EOS）被認為與成人型精神分裂癥在神經生物學上具有連續性，這為研究神經發育過程中的疾病特異性異常提供了機會。已有證據顯示，EOS 患者的皮質厚度存在廣泛改變，尤其是在額葉、顳葉和頂葉區域，但皮質厚度的成熟過程如何受到疾病的協調性干擾尚不清楚。
為解決這一問題，電子科技大學成都腦科學研究院臨床醫院等國內研究機構的研究人員開展了相關研究，旨在從系統層面揭示 EOS 患者皮質厚度協調性改變的組織模式，驗證物理距離、解剖相似性與梯度模式的關系，以及 EOS 對其的影響。研究成果發表在《Communications Biology》。
研究主要采用了以下關鍵技術方法：招募了 95 名未接受過抗精神病藥物治療的首發 EOS 患者和 99 名年齡匹配的正常發育（TD）對照組（7-17 歲），采集了 T1 加權解剖圖像；使用 FreeSurfer 軟件進行皮質分割和表面重建，提取頂點級皮質厚度并降采樣至 400 個皮質 parcels；通過計算皮質厚度的結構協方差矩陣，運用擴散嵌入（diffusion embedding）方法進行降維，得到結構協方差梯度軸；采用 Kolmogorov-Smirnov 檢驗、配對 t 檢驗等統計方法分析組間差異；計算測地線距離（geodesic distance）以探討物理距離與結構協方差的關系。
結果
- 皮質厚度整體差異：EOS 患者的整體皮質厚度（2.58±0.45 mm）顯著低于 TD 對照組（2.62±0.46 mm），與先前研究一致。
- 結構協方差梯度軸異常：
- 第二梯度成分（G2）在 TD 組中解釋 15% 的方差，在 EOS 組中解釋 18%，與成人數據的主梯度高度相關（r=0.69），可區分皮質前后區域。
- EOS 患者的 G2 梯度軸呈現壓縮現象（Kolmogorov-Smirnov 檢驗，D400=0.13，p=0.002），前后端梯度得分分離度降低，第 3、9、10 bins 的梯度得分存在顯著組間差異。
- 結構協方差與癥狀關聯：
- EOS 患者前后端（第 1 與第 9 bin）的結構協方差顯著增加（t=3.66，qFDR=0.002），陽性癥狀嚴重程度與第 1 和第 10 bin 的協方差呈負相關（t=-3.01，qFDR=0.009），陰性癥狀與第 10 和第 6 bin 的協方差呈正相關（t=2.71，qFDR=0.02）。
- 協方差距離變化：
- 結構協方差與測地線距離呈負相關（r=-0.20，ppermi<0.0001），符合短距離連接偏好。
- EOS 患者前后端的協方差距離顯著增加（第 1 bin：t=3.69，qFDR=0.007；第 10 bin：t=3.40，qFDR=0.008），中間區域降低。
結論與討論
本研究發現，EOS 患者的皮質厚度結構協方差存在前后軸梯度壓縮，表現為前后端遠距離區域的協調性改變增強，這可能與神經發育過程中皮質組織的成熟異常有關。梯度軸的壓縮反映了感覺運動網絡（VIS、SMN）與跨模態網絡（DMN、FPN）之間的分離受損，提示大腦功能從基本感知到抽象認知的連續性遭到破壞。
研究結果支持精神分裂癥的神經發育假說，表明 EOS 患者的皮質厚度成熟過程存在系統性擾動，為理解疾病的早期神經機制提供了新視角。此外，陽性癥狀與前后端協方差的關聯可能揭示了一種代償性神經機制。盡管研究存在樣本年齡限制、未使用半結構化訪談工具等局限性，但其系統層面的發現為未來縱向研究和跨尺度神經機制探索奠定了基礎，有望為精神分裂癥的早期診斷和干預提供新靶點。
