后化疗后小脑缄默综合征患者的脑区功能连接异常

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小儿期脑膜胶质母细胞瘤是儿童最常见的恶性脑肿瘤,手术切除是主要的治疗方式。但是,后窦手术后可能导致一种称为”小儿期小脑失语综合征(Cerebellar Mutism Syndrome, CMS)“的并发症。CMS主要表现为暂时失语、运动障碍和情绪异常等症状,给患儿带来严重影响。此前研究认为,CMS可能源于小脑与其他脑区之间连接的破坏,但其确切病理生理机制仍不清楚。

论文来源:该研究由美国圣朱德儿童研究医院的Samuel S. McAfee等人完成,于2024年发表在期刊《神经肿瘤学(Neuro-Oncology)》上。研究人员通过功能磁共振成像(fMRI)技术,分析了70名小脑膜胶质母细胞瘤患儿术后的大脑功能连接,旨在探讨CMS的发病机制。

研究流程:

a) 研究对象为70名小脑膜胶质母细胞瘤患儿,分为CMS组(32名)和无症状对照组(38名)。所有患儿在手术后立即进行了fMRI扫描。 急性CMS脑区功能连接情况

b) 研究者利用独立成分分析(ICA)从全脑fMRI数据中提取出33个功能节点,包括小脑皮层、丘脑、红核等脑区。通过计算节点间的时间相关性,可评估它们之间的功能连接强度。

c) 利用结构像,研究者绘制出每名患儿的手术切除区域,并计算出小脑上小脑脚(Superior Cerebellar Peduncle, SCP)受损的程度,SCP是小脑皮层与大脑皮层之间连接的重要通路。

主要结果:

  1. 与对照组相比,CMS患儿右小脑皮层与左大脑皮层之间的功能连接显著增强,尤其是右小脑皮层与左内侧前额叶皮层(Ventromedial Prefrontal Cortex, VM-PFC)之间的连接增强最为显著。

  2. 右小脑皮层与VM-PFC的连接强度与SCP受损程度无关,提示这种异常连接可能源于VM-PFC对小脑的输入增强,而非小脑输出通路受损所致。而小脑与语言相关脑区如布罗卡区等之间的连接则依赖于SCP的完整性。

  3. 在CMS患儿中,小脑后区皮层与同侧小脑核团之间的连接发生改变,部分区域出现异常的反相关,提示小脑内部的信号传递也发生了异常。

研究意义:

  1. 科学意义:研究首次在活体水平揭示了CMS患儿的小脑与大脑之间,以及小脑内部的功能连接异常,为阐明疾病发生机制提供了新线索。

  2. 临床意义:研究发现的小脑-VM-PFC功能连接异常,可能与CMS患儿常见的情绪控制障碍及运动学习缺陷有关。而小脑皮层-核团连接异常则可能影响患儿的认知功能。这些发现有助于解释CMS临床症状的复杂性,并为未来提供靶向治疗思路。

研究亮点:

  1. 首次在CMS中发现小脑输入环路功能异常,提出了一种新的病理生理学解释。

  2. 利用独立数据驱动方法提取功能节点,确保分析方案适用于发育期和病理状态。

  3. 结合病理影像分析,区分功能连接异常与小脑输出通路损伤的关系。

该研究为解开CMS这一困扰已久的神经学谜团提供了新的视角,指出CMS可能源于小脑失去正常输入和自身神经元活动异常这一级联反应,从而引发大脑功能紊乱。未来,深入研究小脑-VM-PFC环路在情绪加工和运动控制中的作用,或许能为CMS开发出新的治疗靶点。