注意缺陷多动障碍(ADHD)作为一种常见的儿童神经行为障碍,影响全球超过5%的儿童。该疾病以注意力缺陷、多动及冲动行为为主要症状,通常对儿童的学习、社交及日常生活产生深远影响。多年来,科学家一直致力于揭示ADHD的神经生物学基础,特别是大脑结构的变化。然而,由于多中心研究中使用的MRI设备差异与样本异质性,过去相关研究结果往往不一致,限制了对ADHD脑结构特征的准确认识。近年来,一项创新性的研究采用了旅行者受试者(Traveling-Subject,TS)校正方法,针对跨多台MRI设备产生的测量偏差进行纠正,显著提升了数据的可靠性与准确性,从而更清晰地解析了ADHD儿童的大脑结构变化。多中心MRI成像研究中,设备差异引入的测量偏差长期困扰科研工作者。
传统的校正方法如ComBat虽能在一定程度上减少这些偏差,但也有可能过度校正采样偏差,影响生物学效应的真实性。TS方法通过让同一批受试者在不同设备上重复扫描,实现了对设备间测量偏差的精确估计和校正,有效保留了采样偏差,即真实的个体差异,从而为跨设备数据统一提供了科学依据。这一方法不仅改善了影像数据的内在一致性,还确保多中心研究成果的重复性和可靠性。应用TS校正技术,研究团队分析了来自日本多所顶级大学的178名典型发育(TD)儿童和116名ADHD儿童的脑结构MRI数据,涵盖68个皮层区域及14个亚皮层结构。通过先进的FreeSurfer软件进行灰质体积自动分割,结合混合效应模型统计分析,发现ADHD组在前颞叶诸多关键区域表现出显著的灰质体积减少。尤其是右侧中颞回体积的降低,呈现出较强的统计学意义,且在性别、年龄、智商等混杂因素调整后依然显著。
这一发现对应先前研究中对前颞叶区域功能异常的认识,进一步表明该区域在注意力调控和执行功能中扮演关键角色。除了右侧中颞回,ADHD儿童的大脑其他区域如双侧眶额皮质、右侧下额回和中额回、左侧下颞回、左侧前扣带及双侧岛叶等也均呈现不同程度的灰质体积下降。这些脑区与认知控制、情绪调节及感知加工紧密相关,体现了ADHD的多维神经功能缺陷。具体而言,眶额皮质与冲动控制和奖励系统密切关联,其体积变化可能解释ADHD儿童常见的冲动行为;岛叶则涉及情绪感知与内感受,改变可能反映ADHD伴随的情绪不稳问题。此外,研究还强调了采样偏差与测量偏差的区分。测量偏差指由于不同MRI设备和扫描参数差异导致的数据异常,而采样偏差则源自不同地区及样本群体的个体生物学差异。
TS方法的优势在于能有效校正测量偏差,同时保持采样偏差真实性,避免了如ComBat方法可能产生的过度校正问题。对于未来ADHD影像研究而言,TS方法提供了实现多中心数据整合的有效途径,推动了高质量大样本神经成像数据库的建设。值得关注的是,研究通过倾向评分匹配进一步控制了性别、年龄和惯用手等混杂变量,验证了右侧中颞回体积减少在ADHD群体中的稳健性,提示该脑区体积异常可作为潜在的结构生物标志物,用于辅助ADHD的早期诊断和疗效评估。尽管该项研究在多MRI设备数据校正和脑结构特征揭示方面取得重要进展,仍存在一定局限性。研究样本主要来自日本特定轨道和临床环境,可能限制结论的跨文化和跨人群推广。此外,当前研究重点聚焦于脑结构变化,关于功能性脑网络及动态连接的探索仍需进一步开展。
已有文献指出ADHD涉及默认模式网络(Default Mode Network,DMN)和执行控制网络的功能紊乱,未来结合TS方法开展多模态成像研究将有望深化对ADHD神经机制的理解。综合来看,通过应用先进的TS校正技术,该研究系统性地解析了ADHD儿童大脑在多中心MRI数据中的结构异常,明确了前颞叶及相关脑区的灰质体积显著减少,凸显了这些脑区在ADHD认知和行为症状中的关键作用。研究结果不仅为ADHD的神经生物学提供了更坚实的证据,也为未来跨中心、多设备的脑影像研究指明了标准化与数据整合的最佳实践路径。随着技术的不断进步和数据规模的扩大,基于精准影像校正和生物标志物发现的个性化诊断和干预方案,有望成为ADHD治疗的新方向。对于临床医生和研究者而言,深入理解ADHD相关脑结构变化及其可靠测量方法,将促进早期识别、针对性治疗和长远预后管理,最终助力患儿实现最佳发展潜能。 。
