統合失調症における脳の構造的・機能的接続性の変化

Altered brain structural and functional connectivity in schizotypy.

• Yong-Ming Wang
• Xin-Lu Cai
• Rui-Ting Zhang
• Yi-Jing Zhang
• Han-Yu Zhou
• Yi Wang
• Ya Wang
• Jia Huang
• Yan-Yu Wang
• Eric F C Cheung
• Raymond C K Chan

抄録

背景:

統合失調症とは、一般集団において臨床的閾値以下の統合失調症様形質を指す。統合失調症の病理学的発達は、初期の「脳の断絶」と「脳の接続性の補償」の共存から「脳の接続性の低下」へと発展していくと推測されている。

BACKGROUND: Schizotypy refers to schizophrenia-like traits below the clinical threshold in the general population. The pathological development of schizophrenia has been postulated to evolve from the initial coexistence of 'brain disconnection' and 'brain connectivity compensation' to 'brain connectivity decompensation'.

方法:

本研究では、脳白質の構造的接続性、拡散テンソル画像データの静的・動的機能的接続性解析、安静時機能的磁気共鳴画像データを組み合わせて、統合失調症に伴う脳の接続性の変化を検討した。実験を完了したのは、統合失調症の特徴が高い87名と対照122名の参加者であった。全脳白質構造的接続確率、静的平均機能的接続強度、動的機能的接続の変動性、264の脳小領域間の安定性における群間差を調査した。

METHODS: In this study, we examined the brain connectivity changes associated with schizotypy by combining brain white matter structural connectivity, static and dynamic functional connectivity analysis of diffusion tensor imaging data and resting-state functional magnetic resonance imaging data. A total of 87 participants with a high level of schizotypal traits and 122 control participants completed the experiment. Group differences in whole-brain white matter structural connectivity probability, static mean functional connectivity strength, dynamic functional connectivity variability and stability among 264 brain sub-regions of interests were investigated.

結果:

その結果、統合失調症が高い人では、タスク制御ネットワークとデフォルトモードネットワーク内の構造的接続性の確率が増加し、デフォルトモードネットワーク内や聴覚ネットワークと皮質下層ネットワーク間の機能的接続性の変動と安定性が増加し、主に感覚運動ネットワーク、デフォルトモードネットワーク、タスク制御ネットワークに関連した静的平均機能的接続性の強度が低下することがわかった。

RESULTS: We found that individuals with high schizotypy exhibited increased structural connectivity probability within the task control network and within the default mode network; increased variability and decreased stability of functional connectivity within the default mode network and between the auditory network and the subcortical network; and decreased static mean functional connectivity strength mainly associated with the sensorimotor network, the default mode network and the task control network.

結論:

これらの知見は、統合失調症と関連した脳内接続性の特異的な変化を明らかにし、脳全体の機能的断絶と関連したデフォルトモードネットワークとタスク制御ネットワーク内の構造的接続性の代償的・代償的変化が、統合失調症の高い患者において重要な神経生物学的相関関係にある可能性を示唆している。

CONCLUSIONS: These findings highlight the specific changes in brain connectivity associated with schizotypy and indicate that both decompensatory and compensatory changes in structural connectivity within the default mode network and the task control network in the context of whole-brain functional disconnection may be an important neurobiological correlate in individuals with high schizotypy.