近年来，越来越多的研究证据表明，精神疾病具有遗传性，患者的后代也是精神疾病的高危人群。目前大多数研究主要集中在已经表现出精神异常症状的青少年和成年群体，无法确定在发病之前其大脑是否出现异常的发育模式。因此，对尚未表现出精神症状的、携有精神疾病遗传基因的高危年轻人群进行研究，显得尤为重要。
最近，国际顶级精神病学杂志《BiologicalPsychiatry》上的一项研究，将精神分裂症（Schizophrenia，SZ）和双相障碍（BipolarDisorder，BD）患者尚未发病的年轻后代与健康对照后代的大脑结构和功能进行比较，探索了患者年轻后代在大脑结构和功能网络连接模式上的发育异常。
研究背景
精神分裂症与双相障碍均具有遗传性，因此患者的后代被认为是该疾病的高危人群。已有研究表明精神分裂症患者和双相障碍患者的脑网络连接模式发生了异常，但是其未发病的高危年轻后代是否同样发生脑网络组织的异常尚不清楚。
研究方法
1.被试
名年龄8~18岁的无精神疾病症状的被试，其中包括精神分裂症患者后代28名，双相障碍患者后代60名，健康对照后代39名。
2.网络构建
采集每名被试的扩散磁共振成像和静息态功能磁共振脑影像数据；
结构网络的构建：将大脑划分为个皮层（Desikan–Killiany图谱）作为网络节点，采用纤维追踪构建结构连接（SC）矩阵；
功能网络的构建：计算个脑区时间序列之间的Pearson相关，构建功能连接（FC）矩阵。
3.结构连接网络的拓扑属性
总连接强度（S）：网络中所有连接的权重之和；
全局效率（GE）：网络中所有节点对之间最短路径平均值的倒数；
集聚系数（C）：网络中节点的相邻节点互相之间也相连的可能性；
模块化系数（Qsc）：网络被划分为特定功能模块的程度。
4.富人俱乐部结构
复杂网络的富人俱乐部（RichClub，RC）结构指网络中连接数较多的节点（即核心节点）相互之间连接也更为密切。
网络连接依据核心节点的划分也可分为三类：RC连接（核心节点之间的连接）、feeder连接（核心节点和非核心节点的连接）和local连接（非核心节点之间的连接）。
5.功能连接网络的模块化
利用Louvain社区检测算法，得到最优功能模块化系数Qsc。
6.结构-功能连接耦合
对结构连接强度和功能连接强度进行相关分析。
7.统计分析
利用线性混合模型检验脑网络拓扑属性的组效应（精神分裂症后代组，双相障碍后代组，健康对照后代组）。
研究结果
1.大脑全局连接拓扑属性
统计分析表明网络总连接强度S和全局效率GE有边缘显著效应，但无法通过多重比较校正，表明SZ后代和BD后代大脑的全局组织相对未受影响（图1A，B）；集聚系数C和模块化系数Qsc也没有发现显著的组效应（图1C，D）。
图1：结构连接拓扑属性分析
2.富人俱乐部结构
RC区域包括双侧楔前叶，额上回，顶上回，颞上回，额中回，顶叶，左侧缘上回，中央前回，右侧中央后回，扣带回峡部，脑岛（图2）。
图2：富人俱乐部区域（A）和连接结构（B）（其中红色节点代表核心区域，灰色节点代表非核心区域，红色连接代表RC连接，橘色连接代表feeder连接，灰色代表local连接）
统计分析表明RC连接有显著的组效应，feeder连接和local连接没有显著组效应（图3）；事后分析发现SZ后代的RC连接显著低于健康对照后代和BD后代。
图3：富人俱乐部结构三种连接的组效应
3.功能连接的模块化结构
脑网络的模块化系数Qsc水平没有显著组效应（图4A）。
SZ后代的功能模块化系数和结构RC连接强度有显著负相关（图4B,C），BD组和健康对照组无显著相关，即SZ后代的RC连接降低与功能连接模块化的增强有关。
图4：功能连接的模块化
4.结构连接-功能连接耦合
全脑SC-FC耦合没有显著组效应，半球间SC-FC耦合有显著组效应的趋势，长距离SZ-FC有显著的组效应，事后分析表明与健康对照后代相比，SZ和BD后代的SC-FC耦合增强（图5）
图5：结构连接-功能连接耦合（短连接为纤维长度小于50mm，中等连接为纤维长度50~mm，长连接为纤维长度大于mm）
研究结论与意义
该研究发现精神分裂症患者后代的大脑结构RC连接降低，表明高危后代的大脑结构RC结构被影响，这可能代表精神分裂症家族风险基因的连接组特征；而双相障碍患者后代没有发现RC的降低，表明基因遗传对脑连接组发育的影响在双相障碍患者和精神分裂症患者之间存在不同。
该研究探索了风险基因对大脑连接的早期影响，有助于加深对精神疾病的神经生理机制的理解，并可能为精神疾病的预防和早期干预研究提供指导。
参考文献
Collin,G.,Scholtens,L.H.,Kahn,R.S.,Hillegers,M.H.J.,vandenHeuvel,M.P.().AffectedAnatomicalRichClubandStructural-FunctionalCouplinginYoungOffspringofSchizophreniaandBipolarDisorderPatients.BiolPsychiatry.doi:10./j.biopsych..06..
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