斯坦福大学医学领导的研究发现，两个关键的大脑系统是精神病的核心

在精神病患者的大脑中，有两个关键系统出现故障：一个将注意力引导到重要的外部事件和内部想法上的“过滤器”，以及一个由预期奖励的途径组成的“预测器”。

这些系统的功能失调使得很难知道什么是真实的，表现为幻觉和妄想。

该研究结果来自斯坦福大学医学院领导的一项研究，该研究于4月11日发表在《分子精神病学》（Molecular Psychiatry）上，该研究使用了患有精神病的儿童、青少年和年轻人的脑部扫描数据。结果证实了关于如何与现实决裂的现有理论。

“这项工作为理解精神分裂症的发展和进展提供了一个很好的模型，这是一个具有挑战性的问题，”主要作者，精神病学和行为科学临床副教授Kaustubh Supekar博士说。

这些发现是在患有一种称为22q11.2缺失综合征的罕见遗传病的个体以及患有不明原因的精神病的个体中观察到的，促进了科学家对与精神病相关的潜在大脑机制和理论框架的理解。

在精神病期间，患者会出现幻觉，例如听到声音，并持有妄想信念，例如认为不存在真实的人。精神病可以自行发生，是某些严重精神疾病的标志，包括双相情感障碍和精神分裂症。精神分裂症的特征还在于社交退缩、思维和言语混乱以及精力和动力下降。

研究精神分裂症是如何在大脑中开始的具有挑战性的。这种情况通常出现在青少年或年轻人身上，他们中的大多数人很快开始服用抗精神病药物来缓解症状。当研究人员分析患有精神分裂症的人的脑部扫描时，他们无法区分疾病的影响和药物的影响。他们也不知道精神分裂症如何随着疾病的进展而改变大脑。

为了及早了解疾病过程，斯坦福大学医学团队研究了6至39岁的年轻人，他们患有22q11.2缺失综合征，这是一种遗传病，有30%的风险患精神病，精神分裂症或两者兼而有之。

他们发现，患有精神病的22q11.2患者的大脑功能与不明原因的精神病患者的大脑功能相似。这些大脑模式与研究人员先前的理论相吻合，即产生精神病症状。

“我们确定的大脑模式支持我们关于认知控制系统在精神病中如何失灵的理论模型，”高级研究作者Vinod Menon博士说，Rachael L.和Walter F. Nichols医学博士，教授;精神病学和行为科学教授;斯坦福大学认知与系统神经科学实验室主任。

他说，与现实无关的想法可以捕获大脑的认知控制网络。“这个过程破坏了认知控制的正常功能，让侵入性思想占主导地位，最终导致我们称之为精神病的症状。

大脑分拣

通常，大脑的认知过滤系统（又名显著网络）在幕后工作，有选择地将我们的注意力引导到重要的内部思想和外部事件上。在它的帮助下，我们可以摒弃非理性的想法和不重要的事件，专注于对我们来说真实和有意义的事情，例如注意交通，这样我们就可以避免碰撞。

腹侧纹状体是一个小的大脑区域，以及由多巴胺驱动的相关大脑通路，在预测什么是有益的或重要的方面发挥着重要作用。

在这项研究中，研究人员从患有22q11.2缺失综合征的年轻人那里收集了尽可能多的功能性MRI脑部扫描数据，总共有101人在三所不同的大学进行了扫描。（该研究还包括来自几个没有22q11.2缺失综合征的对照组的脑部扫描：120名早期特发性精神病患者，101名自闭症患者，123名注意力缺陷/多动障碍患者和411名健康对照组。

这种遗传病的特征是第22条染色体的一部分缺失，每2000至4000人中就有1人受到影响。除了精神分裂症或精神病的30%风险外，患有该综合征的人还可能患有自闭症或注意力缺陷多动障碍，这就是为什么这些疾病被纳入对照组的原因。

研究人员使用一种称为时空深度神经网络的机器学习算法来表征所有患有22q11.2缺失综合征的患者与健康受试者相比的大脑功能模式。在加州大学洛杉矶分校（University of California， Los Angeles）对一组脑部进行扫描的患者中，他们开发了一种算法模型，该模型将脑部扫描与患有22q11.2缺失综合征的人与没有22q11.2缺失综合征的人区分开来。该模型预测该综合征的准确率超过94%。他们在加州大学戴维斯分校（UC Davis）和智利天主教大学（Pontificia Universidad Católica de Chile）接受过脑部扫描的其他有或没有遗传综合征的人群中验证了该模型，表明在这些独立组中，该模型以84%至90%的准确率对脑部扫描进行分类。

然后，研究人员使用该模型来研究哪些大脑特征在精神病中起着最大的作用。先前对精神病的研究没有给出一致的结果，可能是因为他们的样本量太小。

研究人员比较了患有和没有精神病的22q11.2缺失综合征患者的脑部扫描结果，发现对精神病影响最大的大脑区域是前岛叶（显著网络或“过滤器”的关键部分）和腹侧纹状体（“奖励预测因子”）;对于不同的患者队列来说，情况确实如此。

在比较22q11.2缺失综合征和精神病患者与不明原因精神病患者的大脑特征时，该模型发现有显著的重叠，表明这些大脑特征是精神病的特征。

第二个数学模型经过训练，可以区分所有患有22q11.2缺失综合征和精神病的受试者与患有遗传综合征但没有精神病的受试者，以77.5%的准确率选择了特发性精神病患者的脑部扫描，再次支持了大脑的过滤和预测中心是精神病的关键的观点。

此外，该模型是针对精神病的：它无法对特发性自闭症或多动症患者进行分类。

“将我们的步骤追溯到我们最初的问题 – ‘精神分裂症中功能失调的大脑系统是什么？’非常令人兴奋 – 并在这种情况下发现类似的模式，”Menon说。“在神经水平上，区分22q11.2缺失综合征中精神病患者的特征反映了我们在精神分裂症中确定的途径。这种相似性加强了我们对精神病的理解，认为精神病是一种具有可识别和一致的大脑特征的疾病。然而，他补充说，这些大脑特征在患有遗传综合征但没有精神病的人身上没有发现，这为未来的研究方向提供了线索。

治疗或预防的应用

除了支持科学家关于精神病如何发生的理论外，这些发现还对理解这种疾病以及可能预防它具有重要意义。

“我的目标之一是预防或延缓精神分裂症的发展，”Supekar说。他说，新发现与该团队先前关于哪些大脑中枢对成人精神分裂症贡献最大的研究一致，这表明可能有一种方法可以预防它。“在精神分裂症中，到诊断时，大脑已经发生了很多损伤，很难改变疾病的进程。

“我们看到的是，在早期，同一大脑系统内大脑区域之间的功能相互作用是不正常的，”他补充道。“异常不是在你20多岁的时候开始的;即使你7岁或8岁，它们也很明显。

我们的发现强调了以同情心对待精神病患者的重要性。

研究人员计划使用现有的治疗方法，如经颅磁刺激或聚焦超声，针对有精神病风险的年轻人的这些大脑中枢，例如那些患有22q11.2缺失综合征或父母双方患有精神分裂症的人，看看他们是否能预防或延缓病情的发作，或者一旦出现症状就会减轻症状。

研究结果还表明，使用功能性MRI监测关键中心的大脑活动可以帮助科学家研究现有的抗精神病药物是如何起作用的。

Supekar说，尽管为什么一个人会脱离现实仍然令人费解 – 考虑到这对一个人的幸福来说似乎有多么危险 – “如何”现在是可以理解的。“从机械的角度来看，这是有道理的，”他说。

“我们的发现强调了以同情心对待精神病患者的重要性，”梅农说，并补充说，他的团队希望他们的工作不仅能促进科学理解，还能激发对精神病患者的同理心和支持的文化转变。

“我最近有幸与我们部门早期精神病治疗小组的个人接触，”他说。“他们传达的信息清晰而有力：’我们的相似之处多于差异。像任何人一样，我们也会经历自己的高潮和低谷。他们的话是发自内心的呼吁，呼吁对患有这种疾病的人有更多的同情和理解。这是一个呼吁，通过同理心和团结的视角来看待精神病。

来自加州大学洛杉矶分校、Clinica Alemana Universidad del Desarrollo、智利天主教大学、牛津大学和加州大学戴维斯分校的研究人员为这项研究做出了贡献。

该研究由斯坦福大学母婴健康研究所的Uytengsu-Hamilton 22q11神经精神病学研究计划，FONDEYCT（智利政府国家科学技术发展基金），ANID-Chile（智利国家研究与发展机构）和美国国立卫生研究院（AG072114，MH121069，MH085953和MH101779资助）资助。