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J Headache Pain: 伏隔核亚区静态和动态功能连接的改变可能与偏头痛慢性化过程相关:一项静息态功能磁共振成像研究
2026/10/5 6:53:34 网站建设 项目流程

本篇文献发表在The Journal of Headache and Pain杂志。所发布内容旨在与大家分享学术新知,促进交流学习,版权归原作者或原出处所有,感谢各位学者的辛勤付出与研究成果。

1.引言

偏头痛是一种全球患病率高、致残性强的神经系统疾病,其特征为复发性中度至重度头痛,持续4-72小时,常伴有恶心、呕吐、畏光和畏声。根据每月头痛天数是否超过每月15天且持续超过3个月,偏头痛可分为发作性偏头痛和慢性偏头痛。既往数据显示,每年约有2.5%的发作性偏头痛患者进展为慢性偏头痛。由于病程更长、疼痛强度更严重,慢性偏头痛患者发生头痛相关残疾、精神共病以及显著经济和职业负担的风险更高。

慢性偏头痛的病理生理机制仍不完全清楚,但积累的证据表明边缘系统在慢性化过程中起着突出作用。在这个典型回路中,腹侧被盖区的多巴胺能神经元投射到参与疼痛感知、情感动机和决策制定的脑区,包括前额叶皮层、杏仁核和伏隔核。伏隔核被认为是边缘系统的中心区域,主要参与动机、奖赏处理和厌恶回避过程。从解剖学上讲,伏隔核可分为两部分:核心区和壳区,它们具有不同的功能和投射。伏隔核核心区类似于纹状体的其他组成部分,在疼痛发作或预期疼痛缓解时被激活。伏隔核壳区是纹状体与杏仁核之间的过渡结构,弥散性地投射到腹侧苍白球、下丘脑外侧和杏仁核,并在伤害性感受超敏反应和负性情绪中发挥重要作用。一项弥散张量成像研究也表明,伏隔核核心区优先连接到基底节、前额叶皮层和丘脑,而伏隔核壳区与杏仁核紧密相连。除了结构连接的差异外,核心区和壳区与静息态脑网络的连接模式也不同。既往研究表明,伏隔核与前额叶皮层之间连接的改变参与了慢性下背痛的病因学,并且对急性疼痛向慢性疼痛的转变过程至关重要。这些发现提示伏隔核参与了疼痛慢性化,但其在慢性偏头痛机制中的作用仍不明确。因此,此研究选择伏隔核的两个亚区作为感兴趣区,探讨它们在偏头痛慢性化中的潜在作用。

专门针对伏隔核(尤其是其亚区)在偏头痛中的研究仍然有限。在现有研究中,近期采用定量磁化率成像的研究报道,伏隔核内铁含量增加与疾病进展相关。一项纵向研究表明,经蝶腭神经节阻滞后,伴有药物过度使用性头痛的慢性偏头痛患者左侧伏隔核体积显著增加,表明该区域的相关改变似乎是可逆的。这些研究强调了伏隔核在偏头痛进展中的关键参与,但专门针对其壳区和核心区的研究仍然很少。

此外,以往的静息态功能磁共振成像研究主要基于脑信号在时间上相对静态的假设,这可能掩盖了脑连接的动态波动。为了捕捉这种时间变异性,滑动窗口分析已成为识别动态功能连接特征的有用方法,这可能为诊断和预测提供更可靠和信息丰富的生物标志物。

关于伏隔核亚区在慢性偏头痛发病机制中的潜在作用及其功能连接模式的研究仍然有限,且很少有研究分析其在偏头痛进展过程中的动态功能连接特征。因此,此研究旨在通过对伏隔核核心区和壳区的静态功能连接和动态功能连接分析,增进对偏头痛慢性化的理解。

2.方法

2020年10月至2023年3月,根据国际头痛疾病分类第三版标准,在首都医科大学附属北京天坛医院神经内科头痛中心诊断为偏头痛的患者被招募入组。发作性偏头痛和慢性偏头痛患者的纳入标准部分重叠。发作性偏头痛和慢性偏头痛的一般纳入标准如下:(1)年龄:14-65岁;(2)偏头痛发病年龄<50岁;(3)偏头痛病史超过1年;(4)发作间期进行磁共振成像扫描;(5)前48小时内未使用急性期药物;(6)扫描前3个月内未使用偏头痛预防性药物;(7)自愿参与研究。发作性偏头痛患者的附加纳入标准:确诊为无先兆发作性偏头痛。慢性偏头痛患者的附加纳入标准:确诊为慢性偏头痛,且所有患者均经历无先兆偏头痛。健康对照者的纳入标准为:(1)年龄:14-65岁;(2)自愿参与研究。

参与者(包括偏头痛患者和健康对照者)如果存在以下情况则被排除:(1)其他类型的头痛或头部以外区域的疼痛状况;(2)磁共振成像质量差,如头动过大或原始数据缺失;(3)磁共振成像扫描禁忌症;(4)需要治疗的精神疾病;(5)严重的全身性疾病;(6)严重认知下降;(7)怀孕或哺乳期。

此研究是中国头痛疾病注册研究的一项子研究,已获得首都医科大学附属北京天坛医院伦理委员会的批准,并在clinicaltrials.gov上注册。所有参与的志愿者均自愿签署知情同意书。

临床特征

收集所有参与者的一般临床数据,包括年龄、性别和身体质量指数。此外,对偏头痛患者评估了头痛特征和神经心理学量表。详细记录了头痛特征,包括疼痛强度、头痛频率和偏头痛病史。分别使用偏头痛残疾评估量表(MIDAS)和头痛影响测试-6评估偏头痛相关残疾和头痛影响。使用匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)、患者健康问卷-9(PHQ-9)和广泛性焦虑障碍-7 (GAD-7)量化睡眠障碍以及抑郁和焦虑的严重程度。

影像采集

所有参与者的磁共振成像数据在北京天坛医院国家神经疾病中心使用3.0 Tesla GE Signa Premier扫描仪采集,配备48通道头线圈。指导参与者在扫描期间闭眼并保持头颈部静止。还使用泡沫垫和耳塞以尽量减少头动和降低噪音干扰。使用MP-RAGE序列的高分辨率3D T1加权结构图像的成像参数如下:分辨率=1×1×1 mm³,准备时间=880 ms,采集时间=4分钟,恢复时间=400 ms,视野=250×250 mm²,加速因子=2,翻转角=8°,层数=192。使用平面回波成像序列采集血氧水平依赖功能图像,参数设置如下:体素尺寸=2.4×2.4×2.4 mm³,回波时间=39 ms,重复时间=100 ms,扫描时间=330秒,视野=208×208 mm²,加速因子=6,翻转角=64°,层数=65,采集矩阵=86。

功能磁共振成像数据预处理

功能磁共振成像数据使用MATLAB 2024a中的脑成像数据处理与分析软件进行预处理。详细处理步骤如下:(1)格式转换:使用MRIcroGL将磁共振成像设备采集的DICOM格式图像转换为NIFIT格式。(2)去除时间点:为达到纵向磁化稳定状态,排除前10个时间点,剩余320个时间点。(3)层时校正。(4)头动校正。(5)重定向:原点通常定位于前连合。(6)配准:将功能图像与高分辨率3D T1加权结构图像对齐。(7)空间归一化:使用MNI平面回波成像模板进行空间归一化,并将数据重采样到各向同性体素大小3×3×3 mm³。(8)平滑:使用半高全宽为4 mm的高斯核对数据进行平滑。(9)去趋势和滤波:去除线性趋势,并使用带通滤波以最小化低频漂移和高频生理噪声。过程中任一方向位移>1.5 mm或头部旋转角度>1.5°的磁共振成像数据将被排除。

感兴趣区定义

由Tian等人开发的脑图谱提供了皮层下结构的全面描述,并已广泛应用于功能磁共振成像研究。鉴于伏隔核的不同亚区表现出不同的功能作用,此研究从该图谱中选择了四个伏隔核亚区作为感兴趣区,包括双侧伏隔核核心区和伏隔核壳区。种子区域如图1所示。

静态和动态基于种子点的功能连接分析

静态功能连接分析如下:提取四个选定种子区域的平均时间序列,并与全脑每个体素计算皮尔逊相关分析以生成静态功能连接矩阵。然后使用费舍Z变换将每个相关系数转换为正态分布的z分数。动态功能连接分析使用DPABI软件的时态动态分析工具包进行。由于滑动窗口宽度和步长的最优选择尚无共识,滑动窗口宽度通常设置在30至100秒之间,步长通常设置为2秒。因此,基于磁共振成像扫描仪的重复时间和先前研究中建立的参数,此研究将滑动窗口长度设置为50个重复时间,窗口步长设置为2个重复时间,以平衡脑活动可靠性和时间变化。在扫描过程中获得了136个滑动窗口。通过计算每个窗口内每个伏隔核亚区平均时间序列与所有其他体素之间的相关性,获得136个不同的相关矩阵。然后计算这136个相关矩阵的标准差,以生成随时间变化的动态功能连接图。同样,进行费舍Z变换以增强相关分布的正态性。

在此研究的分析中,进行体素方向协方差分析以比较三组之间每个伏隔核亚区内功能连接的差异,以年龄和性别作为协变量。显著团块定义为体素水平阈值p < 0.005和团块水平阈值p < 0.05,经高斯随机场理论校正。为了控制解释与慢性化相关的功能连接差异时的潜在混杂因素,在比较发作性偏头痛和慢性偏头痛组时,额外将药物过度使用性头痛状态作为协变量纳入。

统计分析

进行Shapiro-Wilk检验以评估连续变量的正态性。连续变量根据其分布以均值±标准差或中位数[四分位距]呈现。对于服从正态分布的数据,使用独立样本t检验或单因素方差分析。非正态分布数据的比较使用Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis H检验。分类变量使用卡方检验进行分析。使用偏Pearson或Spearman相关分析计算临床特征与功能连接之间的相关性,以年龄和性别作为协变量,并使用FDR校正进行多重比较校正。使用逻辑回归模型选择显著的静态功能连接和动态功能连接,并计算其组合诊断指标。为评估静态功能连接和动态功能连接区分发作性偏头痛和慢性偏头痛的诊断性能,构建受试者工作特征曲线,曲线下面积>0.7定义为良好诊断性能。此外,报告效应量以量化组间差异的大小。对于方差分析使用Cohen's f,对于成对比较使用Cohen's d。根据Cohen的解释,效应量小/中/大分别对应(d≈0.2 / 0.5 / 0.8\) 和(f2≈0.02 / 0.15 / 0.35)。

多数数据使用SPSS进行分析。双尾(P) 值 < 0.05 被认为具有统计学显著性。偏相关分析和受试者工作特征曲线分析使用 RStudio 软件进行分析。

在脑海科技云平台中,内置了功能连接分析,支持用户批量处理数据,并确保每一步参数设置都有据可查。此外,平台的项目管理模块可清晰记录数据筛选标准、排除被试原因、分析版本等信息,极大提升了研究的透明度和可复现性。感兴趣可联系咨询以及预约产品演示。

3.结果

人口学与临床特征

参与者纳入流程图如图2所示。最终共纳入97名参与者,包括27名健康对照者、24名发作性偏头痛患者和46名慢性偏头痛患者。三组在性别、年龄和身体质量指数方面无显著差异。与发作性偏头痛组相比,值得注意的是慢性偏头痛患者的头痛频率更高。尽管发作性偏头痛和慢性偏头痛在偏头痛病史和疼痛强度方面无显著差异,但慢性偏头痛组个体在这两项指标上均表现出相对更严重的程度。此外,慢性偏头痛患者的MIDAS、PHQ-9和GAD-7评分相对于发作性偏头痛组显著升高。在慢性偏头痛组中,超过50%的患者伴有药物过度使用性头痛(表1)。

健康对照组、发作性偏头痛组和慢性偏头痛组之间伏隔核壳区和核心区的静态功能连接分析

以左侧伏隔核壳区作为静态功能连接分析的种子区域,在健康对照组、发作性偏头痛组和慢性偏头痛组之间,在以下团块中识别出显著差异:双侧中央前回、左侧额下回岛盖部、左侧颞中回、左侧梭状回、左侧海马、右侧额上回、左侧颞上回和右侧辅助运动区。随后进行Bonferroni校正的成对比较。与健康对照组相比,慢性偏头痛组患者种子区与左侧梭状回之间的功能连接降低(图3B-I;表2)。此外,与发作性偏头痛组相比,慢性偏头痛患者多个脑区的功能连接降低,主要包括双侧中央前回、右侧额上回、双侧额下回岛盖部、左侧海马、双侧壳核和右侧颞中回(图3B-II,表2)。健康对照组与发作性偏头痛组之间未观察到显著差异。以右侧伏隔核核心区作为种子区域,在三组之间观察到显著差异的脑区包括左侧中央前回、右侧额上回、右侧额下回眶部、左侧颞上极和左侧颞下回。事后成对比较表明,与健康对照组相比,发作性偏头痛患者在左侧顶上小叶和右侧辅助运动区的功能连接增加(图4B-II,表2),而慢性偏头痛患者在左侧小脑Crus II的功能连接降低(图4B-I;表2)。此外,在发作性偏头痛和慢性偏头痛组之间观察到不同的功能连接模式,包括右侧辅助运动区、右侧额上回、右侧额下回眶部、左侧颞上极和左侧颞下回(图4B-III,表2)。上述发现在将药物过度使用性头痛状态作为协变量纳入后仍然稳健,组间比较显示相似的团块位置(表S1)。

健康对照组、发作性偏头痛组和慢性偏头痛组之间伏隔核壳区和核心区的动态功能连接分析

以左侧伏隔核壳区为种子区域,在三组之间其与左侧中央前回的动态功能连接中观察到显著组间差异。事后分析显示,与发作性偏头痛组相比,慢性偏头痛患者种子区与左侧中央前回和右侧额上回之间的动态功能连接降低(图3B-III,表3)。健康对照组与发作性偏头痛组之间以及健康对照组与慢性偏头痛组之间未发现显著差异。以右侧伏隔核核心区为种子区域,经高斯随机场校正后三组之间的显著团块主要位于左侧辅助运动区。进一步的成对比较显示,与发作性偏头痛患者相比,慢性偏头痛患者与左侧辅助运动区和右侧额下回眶部的动态功能连接降低(图4B-IV,表3)。健康对照组与发作性偏头痛组之间以及健康对照组与慢性偏头痛组之间未发现显著差异。这些结果在额外校正药物过度使用性头痛状态后基本保持一致(表S2)。

相关性分析

此研究重点关注慢性偏头痛患者静态功能连接和动态功能连接与临床特征的相关性,以年龄和性别作为协变量。结果总结于表S3。具体而言,左侧伏隔核壳区与左侧额下回岛盖部之间的静态功能连接与MIDAS评分呈负相关(r = -0.309, p = 0.041)。左侧伏隔核壳区与左侧中央前回之间的动态功能连接与VAS评分呈正相关(r = 0.344, p = 0.022),左侧伏隔核壳区与右侧额上回之间的动态功能连接也与PSQI评分呈正相关(r = 0.307, p = 0.048)。此外,右侧伏隔核核心区与右侧额下回眶部之间的静态功能连接和动态功能连接均与VAS评分呈正相关 (r = 0.349, p = 0.022; r = 0.409, p = 0.006)。然而,这些发现未通过FDR校正。

受试者工作特征曲线分析

为了评估静态功能连接和动态功能连接在区分偏头痛亚型中的诊断准确性,构建了受试者工作特征曲线以区分慢性偏头痛与发作性偏头痛患者(图5)。为识别最佳诊断特征,使用多变量逻辑回归分析选择具有统计学显著性的静态功能连接和动态功能连接特征。结果如下:右侧伏隔核核心区与左侧颞下回之间的静态功能连接(B = -3.314, p = 0.031)和左侧伏隔核壳区与右侧额上回之间的动态功能连接(B = -1.781, p = 0.033)。然后将这些显著的功能连接纳入逻辑回归模型以生成组合诊断指标。受试者工作特征曲线分析显示,由静态功能连接和动态功能连接计算的组合模型优于单一指标(AUC = 0.919, 95%CI = 0.856, 0.983], p < 0.001)。

4.讨论

此研究旨在探讨伏隔核壳区和核心区功能连接模式的改变是否与偏头痛进展相关。整合静态功能连接和动态功能连接分析的结果,慢性偏头痛组与发作性偏头痛组之间存在显著差异的脑区位于感觉运动网络、执行控制网络和默认模式网络,功能连接呈现逐渐降低的模式。此外,受试者工作特征曲线显示,由静态功能连接和动态功能连接计算出的组合功能连接可有效区分发作性偏头痛和慢性偏头痛患者。

健康对照与偏头痛患者之间伏隔核壳区和核心区的差异功能连接模式

在组水平上,与健康对照相比,发作性偏头痛和慢性偏头痛患者均观察到功能连接模式的显著差异,其中慢性偏头痛组的变化更为明显。与健康对照相比,慢性偏头痛患者显示出功能连接降低,特别是在左侧伏隔核壳部与左侧梭状回之间,以及右侧伏隔核核心部与左侧小脑 crus II 之间。梭状回参与视觉感知和情绪处理。一项先前的功能性磁共振成像研究报告称,伴有抑郁共病的偏头痛患者在该区域表现出功能异常——具体而言,右侧梭状回的低频振幅降低。鉴于慢性偏头痛容易合并心理和情绪问题,此研究分析中观察到的功能连接降低可能反映了与疾病进展相关的情绪相关改变。

此外,小脑曾被认为仅参与运动控制和协调,现在已知在疼痛调节过程中也发挥重要作用。一项先前研究表明,小脑损伤的严重程度与偏头痛发作频率和持续时间相关。另一项磁共振波谱研究也提示,小脑齿状核中GABA水平降低可能削弱其在疼痛调节中的抑制作用。此研究中观察到的种子区与左侧小脑Crus II之间连接降低可能提示小脑功能改变参与了偏头痛的慢性化过程。

发作性偏头痛与慢性偏头痛之间伏隔核壳区和核心区的不同功能连接模式

此研究结果表明,与发作性偏头痛组相比,慢性偏头痛患者伏隔核壳区和核心区与主要涉及感觉运动网络、执行控制网络和默认模式网络的脑区之间的连接降低。

与感觉运动网络相关的异常功能连接

此研究发现种子区与M1或辅助运动区之间的功能连接降低可能是与疾病进展相关的特异性改变。初级运动皮层被认为是感觉运动网络的关键组成部分。在动物模型中,M1(特别是第5层和第6层)抑制与疼痛相关的感觉超敏反应和负性情感价态。具体而言,从M1第6层经丘脑背内侧核到伏隔核的通路被证明可调节疼痛的厌恶情感成分。当M1功能障碍时,下行抑制系统可能受损,导致感觉超敏反应和疼痛慢性化。在神经影像和神经调节研究中,M1已被确立为慢性偏头痛患者的治疗靶点。既往研究证据表明,与发作性偏头痛患者相比,慢性偏头痛患者表现出更长的皮层静默期持续时间,提示皮层低兴奋性可能导致慢性化。M1的治疗相关性进一步得到一项随机假对照试验的支持,该试验表明针对左侧运动皮层的长期经颅直流电刺激显著减少了每月偏头痛发作次数。辅助运动区也已在多项慢性疼痛治疗研究中被用作刺激靶点,并具有明确的镇痛效果。

总之,可以得出结论,包括M1和辅助运动区在内的运动皮层不仅参与随意运动的调节,而且在疼痛调节中也起着至关重要的作用。此研究中观察到的连接降低与这一框架一致,表明在慢性偏头痛患者中,运动皮层活动可能与伏隔核-M1/辅助运动区通路的改变有关。

与执行控制网络相关的异常功能连接

与发作性偏头痛组相比,慢性偏头痛患者表现出种子区与外侧前额叶皮层之间的功能连接降低。背外侧前额叶皮层是执行控制网络的核心节点。作为皮质-纹状体回路的关键组成部分,DLPFC-伏隔核通路参与调节与慢性疼痛相关的感觉知觉和情感体验。该通路的改变可能通过两种相互关联的机制促进疼痛慢性化。首先,DLPFC在下行抑制通路中起关键作用。在长期慢性疼痛状态下,DLPFC功能降低可能与这一抑制通路的有效参与减少有关,可能导致疼痛持续和伤害性感受超敏反应。其次,DLPFC参与处理疼痛相关情绪。其功能改变可能与灾难化思维相关,导致对疼痛的过度注意偏倚,并使恶性循环持续。这些功能改变得到了结构证据的支持,显示慢性偏头痛患者DLPFC的灰质体积减少。

有趣的是,伏隔核-DLPFC连接似乎在偏头痛亚型中表现出不同的模式。一项结合功能磁共振成像和正电子发射断层扫描的研究表明,与健康对照组相比,发作性偏头痛组左侧伏隔核与DLPFC之间的功能连接增加。此研究也在发作性偏头痛患者中观察到与健康对照组相比类似的趋势,尽管这些差异在此研究的分析中未通过高斯随机场校正。此外,Baliki等人报道,在从急性疼痛向慢性疼痛的初始转变过程中,双侧伏隔核与前额叶皮层之间的功能连接增加,提示增强的皮质-纹状体连接可能代表一种早期适应性反应。

然而,这种适应性机制可能随着疾病的进展而改变。另一项研究观察到,与健康对照组相比,长期慢性下背痛患者伏隔核分区与DLPFC之间存在超连接,但该研究未直接比较亚急性疼痛和慢性疼痛患者,因此尚不清楚该通路在慢性化过程中的动态轨迹。

因此,此研究提出,在发作性偏头痛组中观察到的增强的DLPFC-伏隔核功能连接可能代表一种代偿机制,该机制不仅可以调动下行抑制通路,还有助于减轻负性情绪并支持与疼痛缓解相关的奖赏处理。而慢性偏头痛患者中连接降低可能表明随着疾病进展,这种适应性调节丧失,可能导致疼痛调节效果降低和持续性伤害性感知。值得注意的是,DLPFC也已被确定为神经调节的关键靶点。在慢性偏头痛患者的非药物管理中,DLPFC刺激在减少每月头痛天数和减轻头痛强度方面显示出有希望的结果。

额下回作为腹外侧前额叶皮层的一部分,也是执行控制网络的重要节点。该脑区在解剖学上定位为整合正性和负性效价的动机信息。一项近期研究表明,VLPFC中的神经元表现出双价编码特性,对获得奖赏和惩罚信息的机会均有反应。额下回的眶部通过其与伏隔核的连接,也是皮质-纹状体回路的组成部分,支持奖赏处理和决策制定。结构证据显示,慢性疼痛患者IFG的灰质体积显著减少。与先前研究一致,此研究识别出慢性偏头痛患者右侧伏隔核核心区与右侧额下回眶部之间的功能连接降低。这种改变可能反映了对负性信息与缓解相关正性信号的加工和整合效率降低。这样的模式可能导致奖赏预期迟钝和寻求缓解的动机减弱,最终促成适应不良的认知-情感状态,使慢性化持续。

外侧前额叶皮层的功能连接降低模式可能是对长期疼痛状态的适应不良性改变的反映。对此研究分析结果的解释仍然是推测性的。与既往研究相比,此研究结果表明不同的功能连接模式可能参与了慢性偏头痛病理生理学的不同阶段。

与默认模式网络相关的异常功能连接

虽然在慢性偏头痛组中,感觉运动网络和执行控制网络是主要受影响的网络,但回归模型进一步显示,右侧伏隔核核心区与左侧颞下回之间的静态功能连接与慢性偏头痛显著相关,并在受试者工作特征曲线分析中表现出良好的鉴别性能。颞下回是默认模式网络的关键节点,不仅作为腹侧视觉通路的一部分参与视觉信息处理,而且在疼痛的发展和维持中起着重要作用。既往研究发现偏头痛患者ITG存在结构和功能异常。Obermann等人报道前庭性偏头痛患者ITG的灰质体积减少,另一项研究表明这种结构改变可能与多感觉整合异常有关,例如放大视觉、听觉或嗅觉刺激,这些常导致偏头痛的常见伴随症状。此外,在慢性偏头痛中检测到感觉网络异常,网络内功能连接改变。因此,伏隔核核心区与ITG之间的静态功能连接降低可能导致感觉整合异常,引起疼痛超敏反应,这可能通过多种机制(包括神经元可塑性、神经炎症和奖赏系统改变)促进疼痛慢性化。

在发作性偏头痛和慢性偏头痛的组间比较中将药物过度使用性头痛状态作为协变量纳入后,结果显示显著的组间脑区与主要分析结果基本一致,未报告额外团块。与既往神经影像研究一致,这些发现提示观察到的功能连接模式是慢性偏头痛的内在特征。

慢性偏头痛中显著功能连接与临床症状的探索性相关分析

为了探讨与偏头痛慢性化相关的功能连接改变是否具有临床相关性,此研究在慢性偏头痛组中进行了探索性相关分析。虽然在FDR校正后未观察到功能磁共振成像结果与任何其他临床特征之间的显著相关性,但仍有一些趋势值得注意。左侧额下回岛盖部与左侧伏隔核壳区之间的功能连接与MIDAS评分呈负相关。MIDAS评分反映了偏头痛严重程度对生活、工作和社交的影响。这种负相关可能表明额下回岛盖部的功能改变。既往研究也报道左侧额下回岛盖部的节点局部效率与头痛发作频率呈负相关。因此,功能连接降低的模式可能影响额下回,从而影响疼痛相关的认知调节,促成偏头痛慢性化,最终导致偏头痛相关残疾和生活质量下降。这些发现应谨慎解释。未来需要更大样本量的纵向研究来验证这些观察结果。

静态功能连接与动态功能连接发现的互补见解

在此研究中,同时应用了静态功能连接和动态功能连接来探索慢性偏头痛患者的不同功能连接模式。静态功能连接分析反映了整个扫描期间种子区域与全脑体素之间的平均连接,代表了一种相对稳定的特质样状态。而动态功能连接分析计算整个时间序列中重叠时间段的连接,代表了即时的波动状态。

此研究报告的静态功能连接和动态功能连接结果揭示了伏隔核与感觉运动网络和执行控制网络关键节点之间连接降低的趋同模式。这种在静态和动态分析中一致降低表明这些网络之间的信息整合改变是慢性偏头痛的一种稳定特征。此外,这些网络内在时间尺度上的同时降低可能反映了灵活网络重塑能力的改变,可能影响大脑响应持续疼痛在不同状态之间有效转换的能力。这种网络动态的僵化可能有助于疼痛的敏化和维持,因为大脑被"锁定"在一种适应不良的连接模式中,从而使慢性疼痛状态持续。

值得注意的是,虽然空间模式相似,但与静态功能连接相比,动态功能连接分析中显著脑区的数量和团块大小更为有限。这种差异可能反映了每种指标所捕获的连接方面的固有差异。具体而言,动态功能连接分析旨在描述脑活动随时间的瞬时波动。观察到的较小团块和更有限的脑区可能表明,尽管在静态水平上持续可检测到慢性偏头痛的连接改变,但其时间变异性降低,可能表明脑动态范围变窄。这一发现与偏头痛慢性化中脑状态灵活性降低的观点一致。

鉴于静态功能连接分析和动态功能连接分析从互补角度捕获脑活动,此研究进行了受试者工作特征曲线分析,以使用逻辑回归评估选定功能连接特征的诊断性能。结果显示,两种指标均表现出良好的辨别能力,而组合功能连接特征的诊断效能优于任一单独指标。总之,这些发现提示静态功能连接和动态功能连接可提供非冗余信息,并强调考虑时间变异性可能为偏头痛慢性化的病理生理机制提供有价值的见解。

局限性

必须承认此研究有几个局限性。首先,所纳入患者的数据来自单中心,此研究结果的普适性和可重复性仍有待验证。此外,这是一项横断面研究。结果的推广和因果关系的解释仍需大样本、多中心、长期随访。其次,功能磁共振成像技术是无创的,其对深部脑核团信号变化的敏感性相对较差,仅代表脑活动的间接测量。最后,在FDR校正后未观察到组间差异功能连接与临床特征之间的显著相关性,并且受试者工作特征曲线分析是在发现数据集上进行的,未经交叉验证、重采样或外部队列验证;因此,这些结果应谨慎解释。未来的研究仍需要大样本量来验证这些发现的可重复性和有效性。

5.结论

总之,偏头痛慢性化可能与伏隔核(壳区和核心区)与多个脑区(主要是感觉运动网络、执行控制网络和默认模式网络的节点,包括中央前回、辅助运动区和外侧前额叶皮层)之间功能连接降低相关。下行抑制通路与奖赏系统之间相互作用的改变可能是慢性化的潜在机制。此外,结合静态和动态分析构建的受试者工作特征曲线在识别慢性偏头痛患者方面显示出更高的准确性。总之,这些发现拓展了先前的研究,并为神经干预提供了潜在靶点。

解读:脑海科技

参考文献

Liu G, Lin C, Qiu D, et al. Alterations of static and dynamic functional connectivity of the nucleus accumbens subregions may be associated with chronic process of migraine: a resting-state fMRI study. J Headache Pain. 2026;27(1):98. Published 2026 Apr 2. doi:10.1186/s10194-026-02351-w

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