中科院心理研究所近期科研信息概覽

三倉心理學界2019-09-10 17:06:36

薈萃心理學各領域新進展、新動態

來源 | 中國科學院心理研究所官網

01

—— 心理所基於精神分裂症強迫症共病患者的白質累加改變研究驗證了雙重危險假設 ——

作者:  中國科學院心理健康重點實驗室 陳楚僑研究組


近年來,研究者提出精神分裂症強迫症共病應當是精神分裂症的一種亞型,共病患者同時具有精神分裂症和強迫症的症狀表現及神經系統異常。中國科學院心理健康重點實驗室神經心理和應用認知神經科學實驗室 (NACN Lab) 的陳楚僑研究員及其團隊之前的一項研究表明共病患者表現出默認網絡相關功能連接的特異性改變。但是,共病患者是否具有類似的白質改變尚不清楚。 


為填補這一空白,陳楚僑及其團隊與國際學者合作,研究考察了精神分裂症強迫症共病患者特異性的白質改變以及這些白質變化與臨牀症狀的關係。研究共招募28名共病患者、28名精神分裂症患者、30名強迫症患者以及30名人口學信息相匹配的健康對照者,採集其彌散張量成像數據,使用基於纖維束的空間統計和概率性纖維追蹤方法進行分析,對結果進行方差分析,並進一步採用機器學習的方法考察四組間的白質差異。 


研究結果表明,共病患者主要表現出特異性的右側矢狀束和左側紋狀體終末端部分各向異性分數降低。默認網絡和皮層-皮層下通路相關的白質連接概率增加。並且機器學習結果表明,採用部分各向異性分數能夠有效地鑑別共病患者,準確率為0.78。這些結果發現了精神分裂症症狀和強迫症症狀疊加時出現的特異性神經累加效果,支持了共病的“雙重危險”假説。 


陳楚僑及其團隊正在與國內外學者合作進行一系列基於任務範式的功能磁共振研究,進一步系統考察各類臨牀患者症狀表現、認知功能和神經系統變化的相似性和獨特性,以期通過這些研究發現能夠有助於指導精準腦科學的發展,並進一步促進精神分裂症譜系障礙和強迫症的臨牀診斷和干預。 


該研究受國家重點研究發展規劃項目、北京市科學與技術基金、北京市科學與技術領軍人才項目、中國科學院戰略先導科技專項以及中國科學院心理研究所心理健康重點實驗室的資助。 


文章已在線發表於Schizophrenia Bulletin:   

 

Wang, Y. M., Yang, Z. Y., Cai, X. L., Zhou, H. Y., Zhang, R. T., Yang, H. X., Liang, Y. S., Zhu, X. Z., Madsen, K. H., S?rensen, T. A., M?ller, A., Wang, Z., Cheung, E. F. C., Chan, R. C. K.* (in press). Identifying schizo-obsessive comorbidity by tract-based spatial statistics and probabilistic tractography.  Schizophrenia Bulletin, DOI: https://doi.org/10.1093/schbul/sbz073 

   

相關文章: 

  

Wang, Y. M., Zou, L. Q., Xie, W. L., Yang, Z. Y., Zhu, X. Z., Cheung, E. F. C., S?rensen, T. A., M?ller, A., Chan, R. C. K. * (2019). Altered functional connectivity of the default mode network in patients with schizo-obsessive comorbidity: A comparison between schizophrenia and obsessive-compulsive disorder. Schizophrenia Bulletin, 4(1), 199-210.     

  

Wang, Y. M., Zou, L. Q., Xie, W. L., Yang, Z. Y., Zhu, X. Z., Cheung, E. F. C., S?rensen, T. A., M?ller, A., Chan, R. C. K. * (2018). Altered grey matter volume and cortical thickness in patients with schizo-obsessive comorbidity. Psychiatry Research Neuroimaging, 276, 65-72.



02

—— 心理所研究發現伏隔核激活與愉快體驗共享遺傳信息 ——

作者:   中國科學院心理健康重點實驗室 陳楚僑研究組


作為紋狀體核心結構之一的伏隔核是大腦的獎賞中樞,與動機及情緒加工密不可分。此外,伏隔核功能紊亂也是快感缺乏的重要神經機制。快感缺乏是指愉快體驗能力的降低或缺失,廣泛見於精神分裂症及其它各類精神疾病患者。已有遺傳研究提示伏隔核激活可能受遺傳因素影響,然而尚無研究量化獎賞期待過程中的伏隔核激活所受遺傳影響的程度(遺傳度),及其與其它行為表現如愉快體驗在遺傳上的共享程度。 


為釐清上述問題,中國科學院心理健康重點實驗室神經心理和應用認知神經科學(NACN)實驗室的陳楚僑研究員及其國際合作者結合經典雙生子行為遺傳設計與腦功能影像研究,力圖揭示動機相關的伏隔核激活與愉快體驗的遺傳度。研究招募了86名健康同卵雙生子與88名健康異卵雙生子,所有被試按要求在3-Tesla磁共振掃描儀中完成一項經典的金錢延遲獎賞任務,並在腦功能任務掃描結束以後填寫愉快體驗相關自陳量表。 
  
通過腦體素水平的遺傳度腦圖譜測繪,結果發現雙側伏隔核在期待金錢獎賞時具有顯著的遺傳度(h2 = 0.20-0.49)。此外,期待金錢獎賞時的腦激活與愉快體驗共享遺傳信息。 
  
量化金錢獎賞期待過程中伏隔核激活受遺傳影響的程度有助於釐清獎賞加工背後的神經遺傳基礎,並加快相關基因位點的發現,從而加深人們對於精神分裂症等精神疾病遺傳與神經機制的認識。   
  
該研究受國家自然科學基金、國家重點研究發展規劃項目、北京市科學與技術領軍人才項目及北京市科學與技術基金的資助。   
  
文章已在線發表於Psychological Sciences:  

  

Li, Z., Wang, Y., Yan, C., Cheung, E. F., Docherty A. R., Sham, P. C., Gur, R. E., Gur, R. C., Chan, R. C. K.* (2019). Inheritance of neural substrates for motivation and pleasure experience. Psychological Sciences. 30(8),1205-1217. DOI: 10.1177/0956797619859340



03

—— 心理所研究顯示分裂型特質與包括孤獨特質在內的多種亞臨牀特質存在顯著關聯 ——

作者:  中國科學院心理健康重點實驗室 陳楚僑研究組

最近大樣本的研究發現精神分裂症與孤獨症、強迫症、抑鬱症及雙相情感障礙等多種精神疾病在基因水平上存在顯著相關。這些研究結果提示精神分裂症也許與其它精神疾病有着共享的基因和病理基礎。然而,在疾病的表型水平,尚不清楚精神分裂症譜系障礙如何與其它精神疾病相互聯繫、相互作用。 
  
另一方面,如今精神疾病被認為是由健康人羣、高危人羣及臨牀患者組成的連續譜系。在臨牀人羣中觀測到的疾病之間基因與表型的關聯,或許在亞臨牀人羣中已有相應的體現。分裂型特質是一種能夠幫助理解精神分裂症的人格結構,分裂型特質人羣是精神分裂症譜系中高危人羣的一類。對分裂型特質進行研究,探討其與其它亞臨牀人格特質的關係,能夠在排除抗精神病藥物和疾病病程影響的情況下,幫助我們進一步瞭解精神分裂症與其它精神疾病的關係。 
  
為彌補這一研究領域的空白,中國科學院心理研究所陳楚僑研究員帶領的神經心理學與應用認知神經科學實驗室團隊開展了兩項獨立的研究,探討分裂型特質與其它亞臨牀特質之間的關係。 
  
第一項研究採用網絡分析的方法,通過構建包括分裂型特質、孤獨特質、強迫特質、抑鬱症狀和焦慮症狀的網絡結構,探討分裂型特質與其共存特質之間的關係。共有2204名大學生參與了此項研究。他們完成了測量以上特質或症狀的問卷,其中816名大學生在三個月後再次填寫了問卷。研究結果發現,分裂型特質的人際維度是連接分裂型特質和孤獨特質的主要節點,而分裂型特質的認知-知覺維度與紊亂維度是連接分裂型特質與強迫特質的節點。抑鬱症狀與分裂型特質的三個維度均存在相關,焦慮症狀僅與人際維度存在相關。該網絡結構得到了三個月後網絡結構的驗證,表現出了較高的穩定性。兩個時間點的網絡均表現出較高的預測性。 
  
第二項研究則重點關注分裂型特質和孤獨特質的關係。研究首先採用元分析的方法,定量總結了孤獨特質與分裂型特質的三個維度(認知-知覺、人際、紊亂)之間的關係,結果發現人際維度與孤獨特質的正向相關性最強,其次是紊亂維度和認知-知覺維度。隨後,他們對2649名大學生的自評問卷數據進行網絡分析,進一步探討兩類人格特質的關聯。其結果驗證了元分析顯示的孤獨特質與分裂特質的人際維度之間存在強相關性。但是,在控制了其他混淆因素後,分裂特質的認知-知覺維度與孤獨特質呈現負相關關係。 
  
綜上所述,研究結果表明不同精神疾病之間的相似表現不僅侷限於臨牀水平,而且在亞臨牀階段就已有所表現,並且亞臨牀特質之間的相關關係具有跨時間點的穩定性。上述研究結果挑戰了傳統診斷系統中“疾病之間存在明確分界線”的基本假設,且跨診斷的症狀重疊已延伸到嚴重程度較輕的亞臨牀階段。 
  
以上兩項研究受國家重點研究發展規劃項目、國家自然科學基金、北京市科學與技術基金、北京市科學與技術領軍人才項目、中國科學院心理研究所心理健康重點實驗室以及國家博士後科學基金的資助。 

  

文章已在線發表於Asian Journal of Psychiatry (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876201819305295) 和 Schizophrenia Research (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920996419303305

  

Zhang, R. T., Zhou, H. Y., Wang, Y. M., Yang, Z. Y., Wang, Y., So, S. H., Chiu, C. D., Leung, P. W. L., Cheung, E. F C., Chan, R. C. K.* (2019). Network analysis of schizotypal personality traits and their association with other subclinical psychiatric features. 44, 209-216. https://doi.org/10.1016/j.ajp.2019.08.005 

  

Zhou, H. Y., Yang, H. X., Gong, J. B., Cheung, E. F. C., Gooding, D. C., Park, S., Chan, R. C. K.* (in press). Revisiting the overlap between autistic and schizotypal traits in the non-clinical population using meta-analysis and network analysis. Schizophrenia Research,https://doi.org/10.1016/j.schres.2019.07.050 



04

—— PNAS:腹側海馬的Parvalbumin陽性中間神經元具有社交“辨別器”作用 ——

作者:   中國科學院心理健康重點實驗室 鄧瀟斐 樑璟

7月29日,中國科學院心理研究所科研人員的一項研究成果在《美國科學院院報》(PNAS)發表。該項研究成果展示了海馬中間神經元在社交記憶中的角色。 

小時候我們常常被告知,不要和陌生人説話,不要吃陌生人給的東西,不要隨便跟陌生人走。由此可見,識別陌生人是一件對我們的生存和社交非常重要的神經機制。那麼,大腦究竟是如何將陌生人和熟悉的人區分開的呢? 

 

 

中國科學院心理健康重點實驗室的鄧瀟斐(第一作者)、郭建友(通訊作者)和樑璟(通訊作者)等在PNAS上發表的題為Parvalbumin interneurons in ventral hippocampus function as a discriminator in social memory的研究報告或許能給這個問題提供一個解答。 
  
社交記憶對動物的生存和繁衍至關重要。與其他類型的記憶相同,社交記憶的加工過程也可以被劃分為三個基本的階段:編碼(encoding)、鞏固(consolidation)和提取(retrieval)。任何一個加工階段出現問題,都會引起社交再認的障礙。來自動物和人類的研究表明,海馬在情景記憶(episodic memory)的各個加工階段都扮演重要角色。情景記憶包括眾所周知的四個基本要素:時間、地點、人物、事件,而社交記憶作為情景記憶的重要組成部分之一,提供了關於“人物”的關鍵信息,也與海馬有着密不可分的聯繫。與此同時,社交記憶障礙也是精神疾病中常見的表型,比如阿爾茲海默、自閉症都存在社交記憶障礙。以往研究表明,精神疾病中普遍存在的Parvalbumin陽性中間神經元(簡稱PV神經元)缺陷可能是導致社交記憶障礙的潛在原因,但PV神經元是如何影響社交記憶的,作用於哪一個記憶加工階段,還不得而知。 
  
研究發現,如果選擇性地阻斷腹側海馬CA1區域的PV神經元的突觸傳遞,會干擾小鼠對熟悉動物和陌生動物的辨別。進一步的光遺傳實驗發現,這一紊亂主要發生在社交記憶的提取階段,如果主動用光遺傳來興奮PV神經元,會導致小鼠將熟悉的同類錯當成陌生的同類。在體光纖熒光測定(fiber-photometry)證實了上述結果,研究者發現當小鼠面對陌生的動物時,腹側海馬CA1區域的PV神經元活動會有一個特異性的增強,而面對熟悉的同類,或者新異物體時則沒有顯著反應。 

 

 

由此可見,PV神經元在社交記憶的提取/再認階段中起了重要作用,其活動是動物分辨熟悉/陌生同類,尤其是將陌生同類從羣體中識別出來的重要機制。這一結果有助於人們進一步理解社交記憶的神經機制,併為精神疾病中常見的社交識別障礙提供可能的解釋。 
  
該研究受國家自然科學基金面上項目(31571108、31371028)、北京市自然科學基金面上項目(5162023)、國家重點基礎研究計劃(2015CB553501)和中國科學院心理健康重點實驗室的支持。 

  

文章信息: 

  

Xiaofei Deng, Lijia Gu, Nan Sui, Jianyou Guo*, and Jing Liang*. Parvalbumin interneurons in ventral hippocampus function as a discriminator in social memory. PNAS first published July 29, 2019. https://doi.org/10.1073/pnas.1819133116



05

—— 心理所在《自然-人類行為》發表關於神經科學研究可信度的評論文章 ——

作者:  腦與心智畢生發展研究中心

作為人類特有的行為,科學研究是社會文明的重要推動力量之一。近年來,研究的可重複性問題成為科學關注的焦點,從心理科學到臨牀醫學等領域,研究的可重複性成為巨大挑戰。生命科學研究的共同特點之一是對於測量工具的需求,一項先進的技術會促進更為精準的測量,提升研究的可信度。測量理論中的信效度(可信度與有效度)概念在不同學科都有涉及,特別是在心理科學和醫學中有明確的統計學界定,但在其他學科未被充分認識,尤其是交叉學科。    
  
6月28日,中國科學院心理研究所左西年研究員與合作者在《自然-人類行為》上發表題為《Harnessing reliability for neuroscience research》的評論文章,以神經科學為例,聚焦神經影像技術,提出了個體差異測量信效度統計學框架。在此框架下,個體差異的測量由三部分組成(圖1):研究對象(疾病或特質)特異的變化、研究對象非特異的變化、隨機錯誤,其中前兩者是個體間差異測量,隨機錯誤則是個體內差異測量。個體差異測量的信度是個體間差異測量所佔比例,而疾病或特質特異變化所佔比例則是個體差異測量的效度。由此,測量的信度就像一個瓶子的蓋子一樣,牢牢地限制住了測量的效度,不可信的測量永遠不可能有效;與此同時,測量的個體間差異越大,其信度越高,測量的個體內差異越小,其信度越高;最後,測量信度越高,其檢測統計效應所需樣本量越小。基於上述的三項測量信效度統計規律,加之效度無法直接測量,因此信度對個體差異的基礎研究和應用轉化至關重要。 

 

圖1:個體差異測量的信效度 

    

近十年來,神經影像領域已經積累了大型數據集,成千上萬的數據已經上線並公開,涵蓋人類不同發展階段和腦障礙。由此催生的開放式神經科學,推動了大型化腦科學(比如人工智能和腦疾病生物標記物)研究。個體差異研究的基礎是統計力度,其決定了檢測實驗效應的能力。大樣本量是提高統計力度的因素之一,然而如果測量信度不夠,就會產生對大樣本量的不必要需求。在此評論文章中,研究團隊採用蒙特卡洛方法對信度、樣本量和效應量之間的關係進行了數值模擬,結果揭示:在神經影像領域,潛在效應量較小,測量的信度侷限將會極大地增加研究對樣本量的需求(圖2)。神經影像測量的信度研究表明:現有數據中極少有足夠的個體數據能獲得高度可信的腦連接測量。各國推出的各類大型腦計劃中,個體差異的基礎和轉化研究(教育和臨牀)是中國腦計劃的核心和特色,首要解決的基礎科學問題是測量信效度,據此優化和標準化大型數據測量規範,防止產生大量的低質量數據樣本。 

 

圖2:信度、樣本量和效應量之間關係 


神經影像領域的各類實驗所採用測量的信度水平不一。以磁共振成像為例,腦形態測量最為可信,體素或區域信度可達到臨牀轉化研究對信度的要求(大於0.8);功能磁共振的測量則要低很多,並且依賴於掃描時間長短,其中認知任務功能磁共振測量因為實驗設計直接來源於實驗心理學領域的行為實驗,個體間差異受到侷限,導致其測量信度很低。從統計學的角度,低可信度的測量加上小樣本將增加科學研究的假陽性率,降低了研究間的可重複性,這在基因組學已經被視為領域挑戰並經長期研究來試圖克服。反過來講,高可信度測量的研究結果在科學期刊上出現得更為頻繁,比如默認網絡和額頂網絡的測量可信度更高[3,4],因此就可能在各類研究中更易於被檢測到,這種在各類腦疾病和個體差異研究出現的現象可能只是其測量信度高的一種表現,而並不是其實驗效應特異性的體現。 


本評論文章的主要目的是推動整個生命科學領域關注測量信度的評測與優化。特別是神經科學領域,通常對這一問題未給予足夠重視,無論測量手段是影像、電生理、神經炎症標記物、微生物組學,還是認知神經科學範式、私人穿戴設備等,都應將測量信度及其決定因素作為基本問題來研究。為應對上述挑戰,近十年來,心理所與國際合作團隊一起,針對個體差異測量理論進行長期而系統的部署,重點培育“心理行為的個體差異及其畢生發展規律與應用”研究方向,領銜建立了“國際信度與可重複性聯盟”,提出了大型腦智畢生發展項目“彩巢計劃-成長在中國”,參與北京市腦計劃,創建並主辦雙年度“國際人腦發展會議”,為參與和推動國家腦計劃做出了具有國際影響力的貢獻,更為詳細的信度解決方案和未來研究方向請參見評論文章。


神經科學家致力於將基礎研究成果轉化為臨牀工具,檢測和優化測量的信度必須成為這些轉化研究的前提和常規,而這需要科研人員改進當前的研究實踐、需要科研基金管理部門的支持,共同產生開放社區資源以用於這些基本特性的定量化。本文基於團隊就測量信效度長期研究積累而成,特別是兩項大型人腦神經科學計劃CoRR和R3BRAIN,受國家科技部973課題2015CB351702支持。 

  
相關閲讀和文獻: 


[1] Harnessing reliability for neuroscience researchNature Human Behaviour (2019). 

  

[2] Assessment of the impact of shared brain imaging data on the scientific literature. Nature Communications 9: 2818 (2018). 

  

[3] Test-retest reliabilities of resting-state FMRI measurements in human brain functional connectomics: a systems neuroscience perspective. Neuroscience & Biobehavioral Reviews 45: 100-118 (2014). 

  

[4] Individual variability and test-retest reliability revealed by ten repeated resting-state brain scans over one month. PLoS One 10: e0144963 (2015). 

  

[5] An open science resource for establishing reliability and reproducibility in functional connectomics. Scientific Data 1: 140049 (2014). 

  

[6] Human connectomics across the life span. Trends in Cognitive Sciences 21: 32-45 (2017). 

 

[7] 彩巢計劃-“成長在中國”. 科學通報 62: 3008-3022 (2017). 

  

[8] The anatomy of reliability: a must read for future human brain mapping. Science Bulletin 63: 1606-1607 (2018). 

  

[9] Editorial: Reliability and reproducibility in functional connectomics. Frontiers in Neuroscience: Brain Imaging Methods 13: 117 (2019). 

  

[10] R3BRAIN: An open science resource for reliability, reproducibility and replicability. OHBM poster (2019).



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