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Y066 Nat Commun | 颞叶癫痫个体化功能生物标志物问世！有望终结诊断不确定性

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2025-11-25 ｜原文链接

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基本信息

Title:Personalized biomarkers of multiscale functional alterations in temporal lobe epilepsy

发表时间：2025.11.19

Journal：Nature Communications

影响因子：15.7

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研究背景

颞叶癫痫（TLE）是成年人中最常见、最棘手的药物难治性癫痫综合征。尽管外科手术是潜在的治愈手段，但高昂的诊断不确定性与术后预后评估风险，使得大量患者错失最佳治疗时机。

颞叶癫痫发作最典型的特征是局灶性意识受损发作（以前称为复杂部分性发作）。患者在发作过程中意识会受到影响，但通常不会完全丧失。

颞叶癫痫发作的临床表现包括：1. 自动症，这是最具特征性的表现。包括无目的的重复动作，如咂嘴、吞咽、搓手、摸索衣物等。2. 精神症状：恐惧、焦虑、似曾相识感、陌生感等。3. 自主神经症状：心率加快、上腹部不适（常被称为“胃气上升”感）、潮红等。

颞叶癫痫治疗的核心挑战在于：颞叶癫痫的神经病理学表现具有极高的 “异质性”，传统的、基于组平均的MRI研究难以捕捉这种个体间的巨大差异。

因此，认知神经科学与脑科学界迫切需要开发出能够个性化评估患者脑功能改变、指导精准医疗的定量生物标志物。

研究核心总结

本研究利用多中心、多模态MRI数据集（n=625，包含282例TLE患者），创新性地采用了常模建模（Normative Modeling）方法，量化了TLE患者脑功能（包括局部信号变异性SV、区域同质性ReHo和节点强度NS等多尺度功能指标）相对于健康人群生命周期轨迹的个体化偏差（W-score），旨在提供精准的术前评估生物标志物。

Fig. 1: Overview of participants and analysis pipeline.

功能异质性与收敛性

TLE患者的功能改变模式表现出广泛的空间异质性，但其极值偏差（Extreme Deviations）在群体层面集中收敛于患侧中颞叶皮层。几乎所有（97%）的TLE患者均表现出至少10个脑区的显著功能偏差，强调了该疾病的分布式网络特征。

Fig. 2: Region-specific prevalence of extreme functional deviations in TLE patients.

结构连接组约束传播

通过结构连接组模拟（SC-informed simulation），证实功能异常的扩散路径受限于白质网络架构。海马、边缘旁皮层以及内侧默认模式网络区域被确定为主要的疾病震中（Epicenters），符合TLE的经典病理生理学假说。

Fig. 3: Network-based spreading of regional functional deviations.

微结构驱动机制

多模态整合分析揭示，功能偏差模式主要由皮层下白质微结构改变驱动。在预测功能偏差方面，平均扩散率（MD，白质完整性指标）的贡献度远超皮层厚度（CT）和各向异性分数（FA）。

Fig. 4: Spatial associations between brain structural and functional deviations.

临床转化价值

基于个体化功能偏差指标，监督学习模型在诊断分类（TLE vs. 非TLE，AUC=0.77）和发作侧定位（左侧TLE vs. 右侧TLE，AUC=0.74）上表现出中高准确率。更重要的是，对侧颞叶（包括海马）的功能偏差程度增加（术后持续发作的患者，其对侧颞叶的功能偏差（包括海马体）显著大于同侧。这一发现表明，功能异常若扩展至对侧半球，特别是颞叶，则预示着预后不良）。以上发现被识别为预测术后癫痫复发（非无发作）的关键生物标志物，准确率达到AUC=0.64，为精准预后提供了新的非侵入性线索。

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Fig. 5: Clinical utility of individual functional deviations.

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Abstract

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common pharmacoresistant epilepsy in adults, yet few patients receive curative surgery due to diagnostic and prognostic uncertainty. In a multicenter cohort, we analyzed multimodal MRI and clinical data from 282 TLE patients, 298 healthy controls, and 45 disease controls. Patient-specific deviations from typical lifespan trajectories of intrinsic brain function were mapped using normative modeling. Regional functional alterations were heterogeneous but overlapped most in the mesiotemporal cortex. Connectome-based simulations revealed abnormality spread followed structural network architecture, highlighting the hippocampus as well as paralimbic and medial default-mode regions as epicenters. Multimodal integration implicated superficial white-matter microstructural alterations as a key contributor. Supervised models achieved AUCs of 0.77 for distinguishing TLE from disease controls, 0.74 for lateralizing seizure focus, and 0.64 for predicting postsurgical seizure freedom; greater contralateral temporal deviations predicted poorer outcomes. These findings support individualized functional biomarkers for precision presurgical care in focal epilepsy.

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