《Frontiers in Aging Neuroscience》：Analysis of structural alterations in olfactory-related brain regions in patients with cognitive impairment and the correlation with olfactory function
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本研究旨在评估健康对照组（HC）、轻度认知障碍组（MCI）和阿尔茨海默病组（AD）在嗅觉功能、嗅觉相关脑区体积以及杏仁核（AMG）和海马体（HPC）亚区体积方面的差异，并探讨脑区体积与嗅觉功能之间的关联。研究人员共招募了107名参与者，包括35名HC、28名M
本研究旨在评估健康对照组（HC）、轻度认知障碍组（MCI）和阿尔茨海默病组（AD）在嗅觉功能、嗅觉相关脑区体积以及杏仁核（AMG）和海马体（HPC）亚区体积方面的差异，并探讨脑区体积与嗅觉功能之间的关联。研究人员共招募了107名参与者，包括35名HC、28名MCI和44名AD。所有参与者均接受了包含三个子测试的嗅觉功能评估：阈值测试（TT）、辨别测试（DT）和识别测试（IT），并接受了脑部磁共振成像（MRI）扫描，采用三维T1加权序列（3D-T1WI）。脑亚区体积由uAI研究平台（uRP）自动提取。研究结果显示，海马亚区（HC_Body_L 和 HC_Tail_L）的体积在HC组和MCI组之间存在显著差异，而整体海马体积则无此差异。所有测试领域（总嗅觉评分（TOS）、TT、DT和IT）均显示三组间嗅觉功能存在统计学显著差异。进一步分析发现，仅IT测试在HC、MCI和AD三组之间的所有成对比较中均显示出显著差异。Spearman相关性分析表明，海马和杏仁核体积与嗅觉功能的相关性最强，其次是海马旁回（PHG）、后扣带回（PCC）、外侧眶额叶皮层（lOFC）和内嗅皮层（ERC），且更多的亚区体积与DT、IT和TOS显示出中等强度的相关性。结论表明，嗅觉功能和海马亚核的体积可能作为临床前阿尔茨海默病（preclinical AD）的良好早期生物标志物候选指标。
**论文解读：嗅觉功能与海马亚区体积在认知障碍早期识别中的价值**
随着全球人口老龄化和阿尔茨海默病（AD）患者数量的持续增长，其早期预防与诊断已成为当前医疗健康领域最为紧迫的任务之一。AD作为一种典型的神经退行性疾病，其病理改变在临床症状出现前十多年便已悄然开始，且早期干预有望延缓疾病进程。然而，由于缺乏有效的治疗手段，AD往往在确诊时已进入中晚期。因此，寻找敏感且特异的早期生物标志物至关重要。磁共振成像（MRI）作为一种非侵入性成像技术，在评估脑萎缩等神经退行性改变方面具有独特优势。既往研究表明，嗅觉功能障碍是AD的早期临床标志之一，且与特定的嗅觉相关脑区结构变化存在关联。然而，现有研究多集中于单个脑区，缺乏对杏仁核、海马体等多个嗅觉相关脑区及其亚区的综合评估。基于此，本研究聚焦于嗅觉相关脑区，旨在系统比较健康对照（HC）、轻度认知障碍（MCI）和阿尔茨海默病（AD）三组人群在嗅觉功能、脑区体积及海马与杏仁核亚区体积上的差异，并探究其相关性，以期为AD的早期识别提供新的影像学标记。
本研究得到了河北医科大学第二医院伦理委员会的批准，研究时间为2024年3月至2025年9月。研究人员共招募了107名右利手参与者（年龄53-81岁），依据美国国立衰老研究所与阿尔茨海默病协会（NIA-AA）2011年标准，将其分为HC组（35名）、MCI组（28名）和AD组（44名）。在关键研究方法上，首先，研究人员使用国际通用的“Sniffin’ Sticks”嗅觉测试笔对所有参与者进行嗅觉功能评估，该测试包含阈值测试（TT）、辨别测试（DT）和识别测试（IT）三个子项目。其次，所有参与者均在GE Architect 3.0T磁共振扫描仪上接受高分辨率三维T1加权（3D-T1WI）结构像扫描。最后，采用uAI研究平台（uRP）对采集的MRI数据进行自动化处理，利用三维深度学习分割模型完成了对109个脑亚区的自动分割与体积测量，包括研究者关注的九个嗅觉相关脑区以及杏仁核和海马体的详细亚区。统计分析采用SPSS 31.0和R Studio软件，通过协方差分析（ANCOVA）等方法比较组间差异，并控制年龄、性别、教育水平和颅内体积（ICV）等协变量，使用Spearman偏相关分析探讨嗅觉功能与脑区体积间的关联。
**参与者基本特征**：统计分析显示，三组参与者在年龄、性别上无显著差异，但在教育水平和简易精神状态检查量表（MMSE）评分上存在显著差异。其中，HC组的平均教育水平更高，MMSE评分显著高于MCI组和AD组，这符合不同认知状态人群的特征。
**嗅觉功能分析**：所有嗅觉功能指标（TOS、TT、DT、IT）在三组间均存在统计学显著差异，且嗅觉功能随疾病严重程度加重而下降。值得注意的是，通过事后两两比较发现，仅IT测试在所有三组（HC vs MCI, HC vs AD, MCI vs AD）之间均显示出显著差异，表明IT测试对不同认知水平人群具有较强的区分能力。
**脑区体积分析**：除颅内体积（ICV）外，所有纳入的嗅觉相关脑区（包括AMG、HPC、PCC、脑岛（Ins）、颞上回（STG）、内嗅皮层（ERC）、海马旁回（PHG）、内侧和外侧眶额叶皮层（mOFC/lOFC））的体积在三组间均表现出差异。总体而言，AD组的这些脑区体积较HC组和MCI组显著缩小。部分脑区在MCI组的体积略大于HC组，但差异未达到统计学显著性，这可能反映了疾病早期阶段的结构性重塑或代偿机制。
**杏仁核亚区体积分析**：对双侧杏仁核的18个亚区进行分析发现，除少数亚区（如内侧核（Me）、旁板核（PL））在部分组间比较中无显著差异外，绝大多数亚区体积在HC组与AD组、MCI组与AD组之间存在显著差异。
**海马亚区体积分析**：对双侧海马的28个亚区进行分析发现，三个亚区（HATA和右侧海马裂）在三组间无显著差异。最关键的是，在整体海马体积在HC组与MCI组间无显著差异的情况下，研究人员发现左侧海马体（HC_Body_L）和左侧海马尾（HC_Tail_L）的体积在HC组和MCI组之间已存在显著差异。这表明，对海马亚区进行细分测量可能比测量整体海马体积更能早期捕捉到MCI阶段的细微萎缩变化。
**嗅觉功能与脑区体积的相关性分析**：Spearman偏相关分析结果显示，海马和杏仁核的整体体积与嗅觉功能（特别是DT、IT和TOS）的相关性最强，其次是海马旁回、后扣带回、外侧眶额叶皮层和内嗅皮层。当进一步分析亚区时，研究人员发现，与整体脑区体积相比，有更多的海马和杏仁核亚区体积与DT、IT和TOS表现出中等强度的相关性。这提示，特定的脑亚区结构变化与嗅觉功能下降联系更为紧密。
本研究讨论部分指出，嗅觉功能障碍是AD等神经退行性疾病的常见症状，其病理基础可能与疾病相关蛋白（如tau蛋白）在嗅球和初级嗅觉皮层的早期沉积有关。本研究结果证实了从HC到MCI再到AD，嗅觉相关脑区的体积逐步减少，且这种体积变化与嗅觉功能下降显著相关。特别是海马亚区分析揭示了在整体海马体积尚未显著变化的MCI早期阶段，特定亚区（HC_Body_L和HC_Tail_L）已经出现萎缩，这为早期诊断提供了更灵敏的影像学生物标志物。研究也存在一些局限性，例如仅分析了体积指标，未考虑皮层厚度、表面积等其他形态学参数；且样本量相对有限，需要在更大的队列中进行验证。
研究结论部分明确指出：通过分析三组人群的海马亚核体积和嗅觉功能，本研究明确了嗅觉功能（尤其是IT测试）以及海马特定亚核（HC_Body_L和HC_Tail_L）在识别认知损害中的重要性。对海马亚区进行分割分析，相较于全海马体积测量，确实能提高对MCI的检测敏感性。这些发现得到了传统神经病理学和神经影像学研究的支持。因此，应重视研究认知障碍中脑亚核与嗅觉功能的相关性。
