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科研进展
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  • 万小红课题组在《Human brain mapping》发表论文揭示精神分裂症患者元认知损伤的神经机制

        对自己当前所进行的认知过程及内部状态进行监控与反省,并及时调整和改进自己的行为称为元认知。这对于个体在环境中适应与生存至关重要。众多临床行为研究表明精神分裂症患者存在自我认知的缺陷,不能很好地监控自己的内部状态。这种损伤和患者的临床症状紧密相关,且可以预测患者半年甚至一年之后的临床恢复状况以及社会功能。因而元认知损伤是精神分裂症认知损伤的重要表现。有研究显示,以提升元认知能力为目标的认知训练可以显著改善患者的临床症状。然而,精神分裂症患者元认知损伤的神经机制,以及与临床症状的关联却还不清楚。
     
        基于对正常人元认知神经机制的理解,万小红课题组采用知觉判断任务 (图1 A),对精神分裂症患者进行磁共振扫描来考察其元认知损伤的神经机制及与临床症状的关联。研究发现:首先,精神分裂症患者在行为上表现出元认知监控敏感性指标低于在年龄、性别以及受教育程度相匹配的正常对照被试(图1 B);其次,无论是元认知网络(Metacognition network)还是默认网络(Default mode network),精神分裂症患者在这些网络内由元认知监控所引起的神经活动均显著低于正常对照被试,并且和患者在行为上表现出来的差异具有一致性。损伤区域主要包括前扣带皮层(dorsal anterior cingulate cortex: dACC)和后扣带皮层(posterior cingulate cortex, PCC) (图1 C)。然而,并不是元认知能力低下就一定出现精神分裂症异常。实验结果并没有发现神经激活的降低与临床症状相关。
     
        进一步分析表明:元认知网络和默认网络之间的平衡有助于我们顺利而高效地完成任务。当元认知网络工作的时候,默认网络处于抑制状态,两个网络“相互拮抗” (anti-correlation),而在不需要元认知参与时,两个网络则“相互脱钩”(disentangle),恰似太极两仪,动态变化(图2 A)。但是这种平衡机制在精神分裂症群体中则出现紊乱。也就是说,完成任务时需要两个网络间的相互拮抗,在精神分裂症患者中这种拮抗却明显减弱,即“工作时不给力”;在基线状态两个网络可以脱钩时,在精神分裂症患者中却依然存在着较强的拮抗,即“休息时不安宁”。更为重要的是,研究发现两个网络的这种拮抗和脱钩机制与患者的临床症状相关,前者与患者的阴性症状相关,而后者则与患者的阳性症状相关(图2 C和G)。
     
        借助新的实验范式,该研究首次阐释了精神分裂症患者元认知损伤的神经机制,并从元认知网络和默认网络间功能联结的角度揭示了网络间的平衡与精神分裂症患者临床症状的关系。这不仅有助于我们进一步了解精神分裂症患者脑损伤的病理,对于非药物临床干预也会有极大参考意义,例如,以此为理论基础发展新的元认知干预方法,或者通过无创经颅磁刺激干预调节患者网络间的功能联结回归平衡来改善患者的临床症状。
     
        该研究由北京师范大学澳门官方电子游戏平台万小红课题组和首都医科大学附属安定医院贾竑晓课题组联合完成。北京师范大学澳门官方电子游戏平台贾文斌,倪荫梅,首都医科大学附属安定医院朱虹为共同第一作者,贾竑晓和万小红为共同通讯作者。该研究获得基金委面上项目(No. 31471068)和科技部重点研发(No. 2016YFE0129100)等资助。
     

    Wenbin Jia*, Hong Zhu*, Yinmei Ni*, Jie Su, Rui Xu, Hongxiao Jia#, Xiaohong Wan# Disruptions of Frontoparietal Control Network and Default Mode Network Linking The Metacognitive Deficits with Clinical Symptoms in Schizophrenia. Human Brain Mapping 2019, 1-14

    图1 实验流程及行为和脑成像元认知损伤结果
    图2 元认知网络和默认网络之间的平衡与精神分裂症临床症状的关系