1型神经纤维瘤病认知控制异常中的核心脑区活动与多巴胺代谢特征研究

Underling neural mechanism of cognitive process is crucial to elucidate the brain functions and to diagnosis and treat the brain diseases. However, there is few evidence in human because of the complex cognitive components and sophisticated factors that affect cognitive processing. Neurofibromatosis type 1 (NF1) is a rare orphan autosomal dominant inherited disease with the incidence rate of about 1/3000. Deficits in cognitive control process is the significant feature and pose a serious burden on patients. The cognitive deficits resulted from the single gene mutation make NF1 a unique model for studying the mechanism of cognitive control process. Although animal studies suggest that NF1 cognitive changes are related to the particular cortical activity and dopamine distribution, NF1 cognitive deficits in human were almost limited to descriptive research. This project aims to study the cognitive control process in NF1 patients. The cortical activity in the core areas of cognitive control will be measured by functional magnetic resonance imaging, while the distribution of dopamine will be measured by positron emission tomography. Our results will clarify the characteristics of cortical activity and neurotransmitter distribution in the core area corresponding to the cognitive control in NF1 patients. The in-depth understanding of the pathogenesis of NF1 will provide insight in the rare diseases treatment, meanwhile it is going to guide the studies for other brain diseases associated with cognitive deficits from a unique point of view that reveals the neuro-scientific principle of cognitive control.

明确认知活动的神经机制是实现脑功能解析和开展脑疾病诊疗的基础，但认知包含的成分复杂, 影响认知的因素繁多，相关研究尚无突破。1型神经纤维瘤病(NF1)是一种罕见的常染色体显性遗传病，发病率约为1/3000，认知控制异常是其突出特征和重要疾病负担，这种单基因突变导致认知障碍的疾病特点使NF1成为了研究认知控制机理与变化过程的独特模型。动物研究提示NF1认知改变与皮层活动和多巴胺异常存在联系，但目前NF1人体研究多局限于观察性描述。本项目依托已建立的NF1资料库, 以认知控制为切入点，借助功能磁共振技术研究NF1认知控制核心脑区的皮层活动过程，采用正电子断层扫描技术分析关键脑区的多巴胺分布信息，得到NF1认知控制异常对应的核心脑区活动和神经递质特征。这将深入对NF1发病机制的理解,突破该罕见疾病的治疗困境，同时从一个独特角度揭示认知控制的神经科学基础，为其它伴随认知障碍的脑疾病研究提供科学依据

认知控制异常是1型神经纤维瘤病(NF1)突出特征和重要疾病负担, 本项目依托已建立的NF1资料库, 以认知控制为切入点，能够深入对NF1发病机制的理解,突破该罕见疾病的治疗困境，同时从一个独特角度揭示认知控制的神经科学基础。本项目通过一系列的认知控制评估，明确了NF1患者在注意、疼痛共情、工作记忆等认知控制过程中的行为障碍及其具体特征，证实NF1患者在上述三个认知控制过程中均出现了分离的（基本功能完成，复合功能异常）认知障碍，提示NF1的认知障碍可能更加隐匿和复杂。此外，脑内代谢活动参与和决定认知控制加工的过程和结果，尤其在上述NF1突出表现的行为异常发生发展中，脑内代谢异常具有潜在的重要影响。通过结合PET脑成像技术，我们证实了NF1患者在双侧丘脑区域出现了显著的代谢减低。虽然没有出现高级认知控制网络脑区异常，但这为进一步探索认知功能障碍与脑内活动改变之间是否存在的对应关系提供了重要参考。依据已完成的行为学分析，我们正在将NF1的认知障碍进一步深入到情感控制、认知控制及其交互控制的层面，并已完成Emotion GO/No-Go任务设计和前期数据采集，将通过三项并行且内在交互的行为分析，评估NF1认知障碍的内在规律，结合高选择性的颅内多巴胺PET-MRI定量、定位研究，直观的考察多巴胺系统动态变化与认知功能障碍之间是否存在的对应关系，并进一步量化这种关系对脑功能障碍的影响程度，并为其它伴随认知障碍的脑疾病研究提供科学依据。

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