注意力缺陷多动障碍(ADHD)是儿童和青少年中最常见的神经发育障碍,表现为注意力不集中、多动和冲动等症状,对学习、社交和日常生活产生显著影响。虽然已有大量脑影像研究尝试揭示ADHD的神经生物学基础,但因不同MRI扫描设备和研究方法的差异,脑结构发现往往存在不一致,阻碍了对ADHD脑部异常特征的统一理解。为了解决这一难题,最新研究采用了一种名为"旅行者校正"(Traveling-Subject, TS)的方法,有效消除多中心MRI数据中的测量偏差,准确揭示ADHD儿童脑结构的关键变化区域。 多中心研究由于涉及不同地区、医院及其各自的MRI设备,因此测试结果受设备本身差异和扫描协议多样性的影响较大。这种测量偏差可能掩盖了真实的生物学差异,导致不同研究间结论的矛盾。传统校正方法如ComBat通过统计模型调节设备差异,虽然能有效减少测量偏差,却容易过度校正,引致采样偏差的错误减少,从而影响了研究对不同人群生物特征的识别。
旅行者校正方法的核心在于选取一批健康成人志愿者,这些志愿者在短时间内跨越所有参与研究的MRI设备进行扫描。通过对同一个体在不同设备上的扫描结果进行对比,研究者们可以准确计算出各设备间的测量差异,从而对实际研究数据进行精细的校正。该方法专注于剥离设备所致的偏差,而保留样本人群的真实生物学差异,是多中心脑结构研究中一种创新且有效的解决方案。 最新的应用研究以178名典型发育儿童和116名ADHD儿童为对象,采集多中心MRI数据,通过旅行者校正方法与传统ComBat校正及未校正数据进行比较。结果表明,旅行者校正显著减少了测量偏差,提升了数据的一致性和可靠性,同时避免了采样偏差的被错误校正,与ComBat方法相比更能保留真实的生物学差异。这意味着通过旅行者校正得到的脑结构数据能更准确反映ADHD与正常发育儿童的脑部差异。
具体脑区分析显示,ADHD儿童在双侧中颞回、双侧眶额皮质、右侧下额回、右侧中额回、左侧下颞回、左侧顶叶联合区以及双侧岛叶等区域灰质容积显著减少。中颞回是默认模式网络(DMN)的一部分,参与信息处理和注意力调节,其容积和功能异常被认为与ADHD的注意力缺陷和认知障碍相关。眶额皮质则涉及情绪调节和冲动控制,灰质减小可能是ADHD冲动行为的神经基础。 这些区域的容积减少不仅印证了先前单中心研究的结论,也显示出多中心数据在消除设备偏差后的稳定性。对匹配年龄、性别和惯用手因素后的数据分析进一步确认,右侧中颞回的容积减小是ADHD儿童的一个可靠标志。这一发现为未来脑影像辅助诊断提供了重要线索。
此外,额叶相关区域如右侧下额回和右侧中额回体积的减小,反映了ADHD儿童执行功能障碍的神经解剖基础。前额叶皮质是注意控制、工作记忆和行为抑制的重要中枢,其结构异常可能导致典型的多动冲动表现和注意力缺陷。左侧下颞回和顶叶联合区的变化可能涉及视觉认知和自我相关加工能力的受损。 研究还揭示了岛叶灰质的减小,与情绪调节和认知整合过程相关。岛叶异常可能导致ADHD儿童在情绪控制和社交互动中的困难。 综上所述,这项研究不仅凭借旅行者校正方法克服了多中心MRI设备间的测量偏差,提供了ADHD儿童脑结构差异的更精准图谱,也强调了关键脑区在ADHD病理中的核心作用。
这种多中心校正优化技术有助于未来多机构合作研究的数据融合和结果重复性保障,推动ADHD及其他神经发育障碍的脑科学研究迈上新台阶。 虽然研究样本具有一定的地域局限性,且目前仅着眼于结构影像,未来工作应结合功能MRI数据,进一步探索功能连接异常及其行为表现的关联。同时,扩大样本量和跨文化研究将提升结论的普适性。 通过引入先进的数据校正策略,科学家们正逐步揭开ADHD脑结构特征的神秘面纱,不仅有利于理解病理机制,也为精准诊断和个性化干预提供了坚实基础。未来结合神经影像、生物标志物和临床特征的综合研究,将推动ADHD的早期识别和全面管理,惠及更多儿童及其家庭。 。
