作者：谢雨辛，张体江，遵义医科大学附属医院放射科

神经精神疾病临床常见，指以行为异常、认知障碍为主要表现的疾病，患者常存在不同程度大脑结构和功能网络受损。脑网络研究主要针对结构网络和功能网络，利用弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可探究白质微观结构变化，但不能观察其功能改变。静息态功能MRI(resting-state functional MRI，rs-fMRI)可通过血氧水平依赖(blood-oxygenation-leveldependent，BOLD)信号的时间相关性而表征脑区间的功能连接(functionalconnectivity，FC)网络。既往rsfMRI研究神经精神病脑功能主要针对灰质功能网络而较少探索白质功能网络；而白质与人类认知、情感有着密切联系，认知能力系由大规模脑网络中的神经信号相互作用而形成，白质纤维束是构成大规模脑网络的基础。本文就rs-fMRI研究神经精神疾病脑白质网络进展进行综述。

1. 脑白质网络

人脑中白质几乎占据一半，其主要作用是连接人脑不同功能区域。不同区域白质功能活动对应特殊任务，如视辐射、皮质脊髓束、穹隆及弓状束与人类视觉、感觉运动处理、情景记忆和语言功能存在密切联系。白质不仅局限于结构支持，还包含重要功能信息。rs-fMRI依赖于大脑血容量、脑血流和脑代谢耗氧量，而灰质脑血容量显著高于白质，白质中能够产生BOLD信号的突触电位较少，故其BOLD信号常被视为噪声；但灰质与白质内氧提取分数均匀分布，且高磁场环境下，白质脉管系统及其内灌注能够产生足以被探出的血流动力学变化。白质纤维束是白质功能同步的基础。

既往对脑白质功能信号的研究证实白质信号波动与灰质信号类似，对于神经调节和信息加工具有重要作用，且白质BOLD 信号可利用任务态及rs-fMRI稳定检出，白质FC网络具有稳定、可靠的小世界拓扑属性；白质FC改变可见于诸多神经精神疾病，为早期诊断神经精神疾病和研究其脑功能网络变化及神经机制提供了新的视角。

2. rs-fMRI观察神经精神疾病脑白质功能网络

2.1 精神障碍疾病

2.1.1 精神分裂症(schizophrenia，SZ)

SZ发病机制与皮质-皮质下环路连通性降低或无效有关。JIANG等对rs-fMRI数据进行聚类分析，利用白质大规模网络(分为浅层、中层及深层)评估白质FC，发现浅表白质网络与灰质连接中断(“断开假说”)，证实SZ患者白质网络存在异常，但未涉及白质功能网络之间的相互作用、即大脑功能整合的能力。FAN 等基于rs-fMRI以格兰杰因果关系(Granger causality)分析白质功能网络的相互作用，发现SZ患者中层白质功能网络与浅层、深层白质功能网络之间的相互作用被破坏。

JIANG等联合应用rs-fMRI与DTI，基于纤维束追踪空间统计分析发现SZ患者白质区域微结构缺陷、功能障碍之间存在负相关，且随病程进展及临床症状加重，功能-结构分离现象进一步加剧，提示功能-结构相互作用破坏可能是“断开假说”的潜在机制。rs-fMRI联合图论研究结果表明，SZ患者灰质和白质网络中均存在全局拓扑属性异常，且与病程和阳性和阴性症状量表(positive and negative syndrome，PASNSS)中阴性症状(如情感迟钝、情绪退化、刻板思维等)评分呈负相关，提示或可基于白质功能网络拓扑属性改变预测SZ患者临床转归。

2.1.2 抑郁症

重度抑郁症(major depressive disorder，MDD)与大脑连接网络中信息整合和分离完整性异常有关，是与大脑网络完整性异常相关的“断开连接综合征”。ZHAO 等通过K-means聚类算法识别功能性灰质和白质的功能网络，发现部分灰质网络与白质网络之间FC降低(如灰质视觉网络和白质感觉运动网络)，即感知-运动中白质与灰质网络之间断开可能是MDD 的病理生理基础。

LI等利用rs-fMRI构建白质功能网络，以图论分析方法分析MDD拓扑属性，结果显示MDD患者脑网络整合能力降低，且小世界拓扑属性与抑郁严重程度存在相关性。LU 等对抑郁症伴随双相障碍(bipolar  disorder，BD)患者rs-fMRI行聚类分析，将白质体素聚类为数个大规模功能网络并观察其间FC，结果显示BD患者白质功能网络存在显著差异，而白质网络相互作用破坏与感知-运动和情绪处理相关。

rs-fMRI研究脑白质揭示了精神障碍疾病所致脑白质功能改变对于脑网络信息整合及分离的影响，且白质与灰质网络间相互作用减少，为以“断开假说”解释精神障碍类疾病提供了支持；观察白质拓扑属性有助于分析白质功能网络与临床症状之间的关系。结合多模态分析方法测量白质功能-结构耦合为研究白质功能提供了新的可能。

2.2 神经退行性疾病

神经退行性疾病所致白质功能网络异常可能是导致记忆力减退和认知障碍的关键因素；利用功能相关张量(functional correlation tensors，FCT)技术可基于rs-fMRI获取白质及灰质功能信息，为诊断疾病、分类及预测预后提供帮助。

2.2.1 阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)

AD是以进行性记忆力减退和认知障碍为主要症状的神经退行性疾病，早期诊断对治疗及阻止疾病进展至关重要；轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)为AD 前驱阶段。CHEN 等基于rs-fMRI数据构建FCT，对主要白质纤维束连接的每个大脑灰质区域进行汇总，将提取白质的功能信息与灰质动态FC相结合，通过空间传递静态和解剖连接信息测出了DTI无法提供的动态和功能信息，有助于诊断及分类MCI。

ZHAO 等提取白质和灰质的BOLD 时间序列以构建其间静态FC(staticFC，SFC)和动态FC，发现AD患者白质与灰质之间的连接广泛中断，表明白、灰质之间的FC可能是MCI及AD发展过程中的潜在生物学标志。记忆及认知障碍与海马体萎缩相关，研究海马功能对于理解AD 早期的发病机制十分重要。

JIANG等以海马为种子点分析白质SFC，发现MCI存在海马与异常白质SFC区域之间结构连通性异常，而海马SFC 连接强度与病情严重程度呈负相关，为影像学研究不同阶段AD 记忆力下降的病理生理机制提供了新的方向。GAO 等以rs-fMRI进行定量分析，建立并比较不同认知障碍阶段白质-灰质和白质-白质相关性功能矩阵，发现晚期MCI及AD 痴呆患者白质FC 明显降低，证实可根据白质FC 预测AD进展。

2.2.2 帕金森病(Parkinson disease，PD)

PD是仅次于AD的第二大常见神经退行性疾病，其发病机制与脑白质完整性受损有关。JI等基于rs-fMRI和DTI在体素和网络水平分析PD 患者白质功能，发现其左侧皮质脊髓束功能-结构耦合降低；且对白质功能网络拓扑属性的图论分析结果表明，PD 患者集聚系数和小世界属性均增加，为分析PD 白质功能改变提供了直接证据。MENG 等基于rs-fMRI以Kmeans聚类算法识别白质功能网络，发现PD 患者白质网络间相互作用降低，并与统一PD 评分量表-Ⅲ(unified PD rating scale，UPDRS-Ⅲ)和汉密尔顿抑郁量表(Hamilton depression rating scale，HAMD)评分相关，表明白质网络之间通信功能减弱可致或加重PD运动(如震颤、强直等)及抑郁症状。

2.3 癫痫

癫痫是以脑内异常过度或同步的神经元活动所致神经系统功能紊乱为特征的慢性神经系统疾病，既往相关研究主要聚焦于脑白质体积、微结构损伤和脑灰质结构体积、密度及功能改变。JIANG 等基于rs-fMRI数据对伴中央颞区棘波的良性癫痫患者的白质网络进行聚类分析，发现罗兰多(Rolandic)区存在白质功能障碍可能造成信息过度加工，而额叶区白质FC降低与认知障碍有关。

CUI等对内侧颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)患者白质网络进行聚类分析，在空间上将白质网络分为浅层、中层和深层并发现深层白质网络FC减低，而深层白质网络与导致癫痫发作的神经元活动相关。LI等聚类分析单侧TLE患者rs-fMRI，发现其小脑与大脑皮层之间存在功能障碍，使整合功能降低。RAN 等基于rs-fMRI数据结合图论分析观察特发性全身性癫痫患儿功能性白质网络，发现存在与认知功能相关的白质网络拓扑属性改变。基于rs-fMRI研究脑白质功能可加深对于作为网络性疾病的癫痫的理解；而白质FC、网络改变及小世界属性改变可为理解癫痫脑认知功能改变及神经机制提供潜在的神经影像学生物标志。

3. 小结与展望

rs-fMRI用于研究白质功能网络结果显示，存在重要生物学意义的白质功能信号具有稳定性及可重复性。神经精神疾病病理生理机制与白质网络破坏密切相关；且多种神经精神疾病白质与灰质间FC降低，提示神经精神疾病是复杂的脑网络疾病。虽然rs-fMRI扫描对受试者要求较高，头部运动可使整个大脑的BOLD信号发生变化，但可通过预处理降低其影响。另一方面，基于rs-fMRI研究白质功能可能缺乏结构像的支持，未来应结合临床整合人工智能、遗传影像学及分子影像学等进行多模态、多中心纵向研究，深入探讨神经精神疾病所致微结构、脑功能改变及其遗传等机制，为早期诊断、分级分类、评估疗效及预测预后提供更多帮助。

来源：谢雨辛，张体江.静息态功能MRI研究神经精神疾病脑白质网络进展[J].中国医学影像技术，2025，41(03):486-489.DOI:10.13929/j.issn.1003-3289.2025.03.029.