【哈工大（深圳）宣】（医工学院 文/图）近日，哈工大深圳校区医工学院马婷教授课题组在阿尔茨海默病（AD）多标志物时空协同演化规律方面的研究取得新进展，通过多尺度时变图演化模型对AD引发的复杂脑网络退行性变进行时空表征，实现对具有高度异质性的多疾病标志物复杂因果交互路径进行计算分析，从影像大数据的角度阐述了小血管源性白质损伤介入AD核心病理进程的机制。研究成果以《阿尔茨海默病渐变谱中脑白质高信号与多疾病标志物的时空交互研究》（Spatial-temporal Interactions between White Matter Hyperintensities and Multiple Pathologies across Alzheimer’s Continuum）为题，发表在痴呆研究领域顶刊《Alzheimer’s & Dementia》。

阿尔茨海默病是一种由复杂异质多病因引发的神经退行性疾病。AD核心病理的时空演化能够引发多尺度脑网络的退行性变，进而出现人脑多认知域功能下降甚至痴呆。小血管源性脑白质损伤是极为常见的AD共病影像学标志物，但它与AD核心病理的关系存在于复杂的局部解剖结构（局部空间）与特定疾病进展阶段（局部时间）中，仍然没有在研究中被精准地量化描述。

针对上述挑战，马婷课题组创新性地基于随机图理论提出一种多尺度脑网络退行性演化的时空共变模型，能够实现基于神经影像学大数据对多标志物的复杂因果交互路径进行计算分析。基于该方法，课题组探索了脑白质损伤介入AD核心病理进程的机制，发现：1）在下纵束构成的局部人脑结构连接子网络中，灰质脑区的神经元胞外的淀粉样蛋白Aβ斑块（AD核心病理标志物）能够诱发脑白质损伤的发生和发展；2）在下纵束、额枕下束和扣带构成的人脑结构连接子网络中，脑白质损伤和白质纤维束的微观结构完整性之间存在显著相关性。这些结果从影像大数据的角度阐述了小血管源性白质损伤介入AD病理进程的机制：一方面通过破坏白质纤维束微观结构完整性而参与多认知域功能障碍的进程，另一方面神经元胞外的淀粉样蛋白Aβ斑块在关键皮层区域的沉积可能是AD源性脑白质损伤形成的潜在诱因。本研究推进了学界对脑白质损伤病理成因的理解，帮助未来的临床研究更好地理解脑白质损伤在典型AD进展以及AD与脑血管病共病中的作用。同时本研究提出的方法能够实现对AD进展中多疾病标志物的时空交互作用和时空演化规律进行精准量化和评估，对于了解AD、以及如何对AD进行早期干预具有重要价值。

图1. 建模疾病标志物在多尺度脑网络中的时空演化特征

图2. 基于时空共变模型计算多标志物的复杂因果交互路径

哈工大深圳校区为论文第一完成单位。深圳校区梁立博士、硕士研究生刘薇为论文共同第一作者。马婷教授为论文独立通讯作者。深圳湾实验室研究员郭腾飞、深圳校区副研究员叶辰飞等参与相关研究工作。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目和深圳市科技创新项目的支持。（编辑 谢梁晖 审核 张惠屏）