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近日，电子科技大学生命科学与技术学院脑器交互研究团队在Nature子刊《Nature Mental Health》发表题为《Spatial–rhythmic network as a biomarker of familial risk for psychotic bipolar disorder》的长文。博士生姜林为第一作者，尧德中教授、徐鹏教授、李发礼副研究员、董德波副教授为共同通讯作者。该研究受到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金委重点等项目资助，是电子科技大学首次以第一作者单位和通讯单位在此期刊上发文。
双相情感障碍（bipolar disorder, BD），俗称躁郁症，是指以显著而持久的情感或心境改变为主要特征的一组疾病。BD临床表现复杂，具有误诊率高、识别率低、自杀风险高、完全治愈率低等特点，患者及家庭深受其扰。目前，BD的发生被认为是遗传、神经生化、神经内分泌、神经免疫以及社会心理因素等共同作用的结果，特别是在所有精神疾病中，BD的遗传度最高，高达85%。考虑BD患者存在的广泛大脑节律异常，研究团队聚焦脑电的大尺度节律网络，结合可自适应提取大脑内在振荡模式的多元经验模态分解和衡量多变量子网络间耦合关系的S估计，提出了一种大尺度空间-节律网络构建的新方法（图1），用以捕获全脑尺度下的跨节律耦合关系，旨在揭示BD患者及其一级亲属潜在的空间节律紊乱。
图1. 空间-节律网络构建流程。a. 基于多元经验模态分解的大脑节律分解。b. 基于S估计的空间-节律网络构建。
结果发现，以delta节律边缘网络为核心的跨节律耦合的扭曲可能是BD特定的核心家族现象，尤其与幻觉、妄想、思维混乱等阳性症状有关。尽管在一级亲属中没有诊断出临床精神症状，但其与患者相一致的空间节律耦合异常表明他们可能比普通人群有更高的认知功能障碍发生率。为了验证这一点，研究团队采用空间-节律网络特征来区分BD患者及其一级亲属与健康对照，最终以96.61%的准确率精准地区分了疾病人群和健康对照。不仅如此，这些空间-节律网络特征亦以92.95%的准确率识别出了非双相障碍亲属与健康人群。
图2. 大尺度空间-节律网络的疾病特异性改变。a. ERP波形。b. P300 幅值。c. 空间-节律网络的组间差异。d. 网络属性。
研究结果表明：空间-节律网络耦合有望成为双相情感障碍核心家族现象的电生理标记物，并将进一步辅助后续的临床工作，以诊断具有显著家族性风险并应接受有针对性预防干预措施的个体。
《Nature Mental Health》是Nature Portfolio于2023年推出的新子刊，旨在以严格的方法了解精神卫生及相关疾病。该期刊聚焦精神疾病的基础神经生物与心理因素方面的问题，涉及临床、精神病学、心理学和公共卫生等广泛研究，是领域内的顶级期刊。
作者介绍：
姜林，生命科学与技术学院博士四年级学生。博士期间致力于基于多模态脑信号（EEG、fMRI等）的大尺度脑网络构建及其认知和疾病机制研究。目前为止，以第一作者身份在Nature Mental Health、Research、NeuroImage等国际著名期刊发表SCI论文8篇。同时，参与国家自然基金重点、国际地区合作、科技创新2030-重大项目等，并获电子科技大学国家奖学金、2023中国生物医学工程大会暨创新医疗峰会青年优秀论文竞赛一等奖等奖项7次。
尧德中，生命科学与技术学院教授，神经信息国家级国际联合研究中心（科技部）和神经信息教育部重点实验室主任，中国生物医学工程学会副理事长、中国脑电联盟理事长、全球脑联盟（GBC）指导委员会成员。获多项国际和国家奖项及荣誉，包括国际脑电图和临床神经科学学会Roy John Award、美国医学生物工程院（AIMBE）Fellow、Elsevier“中国高被引学者”，World’s Top 2% Scientists（神经科学），NSFC杰出青年基金、教育部自然科学奖、教育部全国优秀教师。先后承担国家级项目20余项，包括科技部科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、863项目、973课题、自然基金重点项目等。获发明专利20余项，发表SCI论文300余篇，Google引用16000余次。
徐鹏，生命科学与技术学院教授，博士生导师，国家优青、教育部新世纪优秀人才，中国生物医学工程学会医学神经工程分会副主任委员、四川省生物医学工程学会副理事长。长期致力于脑电信号处理、脑机交互和类脑智能相关研究。近几年承担包括国家自然基金重点、优秀青年基金、国际（地区）合作、科技部重大研发项目在内的项目多项。目前为止，以第一/通讯作者，在Nature Mental Health，IEEE汇刊（T-Cybern、T-NNLS、T-MI、T-BME等），Research，Neural Networks，Neuroimage，Journal of Neural Engineering等国际高水平期刊发表SCI论文120余篇。
李发礼，生命科学与技术学院副研究员、硕士生导师，入选第七届中国科协青年人才托举工程、澳门青年学者（2022年度），中国图形图像学会脑图谱专委会委员、四川省认知科学学会人工智能专委会秘书长等。长期从事大尺度脑电网络刻画及应用研究，以第一/通讯作者（含共同）在Nature Mental Health，Research，IEEE 汇刊（T-Cybern、T-NSRE等），Neuroimage，Journal of Neural Engineering等国际高水平期刊发表SCI论文40余篇，Google scholar 2400余次；主持国家自然基金面上、青年项目、四川省科技计划重点项目等。
团队介绍：
脑器交互（Brain-Apparatus Communications）团队是神经信息教育部重点实验室最主要的科研团队之一，带头人为尧德中教授（美国医学生物工程院Fellow，重点实验室主任），团队围绕脑器交互问题（脑机接口*心身医学），着力神经信息检测、分析技术的创新发展，以及新技术在脑功能、脑疾病研究中的探索应用。近年来，该团队先后承担了包括科技创新2030 “脑科学与类脑智能”重大项目、国家自然科学基金重点项目、863项目、973课题、重大仪器专项课题在内的重大、重点项目20多项。在国际重要学术刊物发表SCI收录论文300余篇，申请国家专利20余项，获得教育部自然科学一等奖、中国生物医学工程学会黄家驷基础研究一等奖、国际脑电图与临床神经科学学会Roy John Award等多种奖项。在“十四五”期间，团队将继续以国家需求为指引，在科学研究、人才培养、国际合作和成果转化等方面做出应有的贡献。
文章信息：
[1] Jiang L, Liang Y, Genon S, et al. Spatial–rhythmic network as a biomarker of familial risk for psychotic bipolar disorder [J]. Nature Mental Health, 2023.
编辑：李文云 / 审核：李果 / 发布：陈伟
