发现Rolandic癫痫的非典型脑网络梯度层级发育

Rolandic癫痫（Rolandic Epilepsy，RE）是最常见的儿童癫痫，表现为夜间惊厥及认知异常，具有年龄依赖性。功能连接梯度作为一种新的网络分析策略，可以量化连接中各个区域之间的层级结构，在描述网络整合和隔离的年龄依赖变化方面具有优势。

RE的发病年龄是儿童脑网络分离与整合发育的关键时期，其网络拓扑结构的改变以有研究，但其脑网络层级组织与认知异常与癫痫发作、大脑发育、潜在遗传危险因素之间的关系尚待研究。因此，作者研究了RE患儿的潜在脑网络层级结构发育异常，并探索其与癫痫发病率、认知和遗传危险因素的关系。

本文发现脑功能连接的三个主要梯度的均在儿童阶段随年龄呈现分离趋势，为更好的描述这一脑层级结构发育特征，提出使用梯度偏心率以量化三个主要梯度与年龄相关的功能分离发育趋势（图1）。研究人员发现梯度偏心率具有良好的独立预测年龄的效能，非常适合用于儿童期脑疾病功能层级结构发育的研究（图2）。

图1 功能连接梯度离心率

在疾病×年龄相互作用分析，研究者观察到RE患儿在枕颞区（梯度1）、手运动区、枕颞区、颞上回（梯度2）、顶上小叶、口运动区和辅助运动区（梯度3）有显著的年龄相关的梯度改变。在梯度偏心率上各梯度的异常脑区获得了进一步汇总，表形为顶上小叶、初级运动区和颞枕叶区域的脑层级结构发育减缓。研究者进一步发现在正常儿童中脑功能层级结构发育越快的脑网络在RE患者发育减缓越为严重，表明快速发育的网络往往表现出更严重的发育异常（图2）。

图2 Rolandic癫痫的非典型年龄相关梯度离心率

除了层级结构年龄相关发育异常外，RE的还存在梯度偏心率的绝对值改变，RE在Rolandic区和枕颞区的单模态出现功能连接收缩，即梯度偏心率下降，在顶叶上部的低级别跨模态出现连接扩张。这种层级结构的改变并在默认模式脑区与癫痫缓解时长、认知能力相关，并受默认模式脑区功能连接缺陷的中介（图3）。

图3 Rolandic癫痫和TDC的梯度偏心率图及其与认知和临床变量的关系

研究者还利用AHBA转录组学数据对RE患儿梯度偏心率发育障碍脑图与全脑基因表达进行了空间相关性分析。用偏最小二乘回归(PLS)用于确定偏心率发育改变与转录活性之间的空间关系。同时对强相关基因列表进行富集分析，发现这些基因在脑发育、发育生物过程、突触和发育相关疾病中显著富集。

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究建立了大规模脑层次研究的路径和框架，证明梯度随年龄的增长而分散，偏心率随年龄的增长呈单调增加趋势。RE患儿则在部分脑区出现显著的偏心率发育减缓，表明RE是一种跨多个功能域的信息处理障碍。