2026年3月11日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室夏明睿课题组联合国内多家研究机构，在《PNAS》在线发表研究论文“Personalized Functional Topography-Based Multisite Brain Age Prediction Modeling Reveals Divergent Neurodevelopment in Major Depression”。研究基于多中心静息态功能磁共振数据，构建个体化脑功能网络拓扑的脑龄预测模型，揭示抑郁症两种不同方向的脑发育轨迹偏离模式，并系统解析了其临床特征、基因表达关联及抗抑郁药调控的差异（图1）。该研究成果对理解抑郁症脑功能网络发育的异质性具有重要贡献。
抑郁症是全球疾病负担最重的精神疾病之一，可从青少年时期起病并持续影响到成年乃至老年阶段。既往研究表明，抑郁症与大脑功能网络组织异常密切相关，且患者存在显著的异质性。但抑郁症患者脑功能网络发育轨迹异常的异质性，目前仍缺乏系统研究。
为探究这一问题，课题组整合了来自国内多个研究中心，包括1105名抑郁症患者和1065名健康对照的静息态功能磁共振成像数据。研究首先基于健康人群建立个体脑功能网络拓扑的脑龄预测模型，并计算每位受试者的脑龄差（Brain Age Gap, BAG）。根据脑龄差的方向，抑郁症患者被划分为脑龄提前型（BAG+）和脑龄延迟型（BAG−）两类。两类患者在脑功能网络拓扑上呈现不同的脑龄差关联模式：BAG+患者表现为突显网络（Salience Network）向背外侧和腹外侧前额叶的扩展，以及感觉运动和背侧注意网络的收缩；而BAG−患者则表现为突显网络向眶额皮层的扩展，以及视觉和感觉运动网络的收缩（图2）。
在临床症状方面，两类患者呈现出不同的症状关联模式。研究发现，BAG+患者高级认知相关网络拓扑与抑郁情绪等核心情绪症状之间的关联更为显著；而BAG−患者的失眠症状则与视觉皮层、躯体感觉皮层及听觉皮层的功能拓扑变化关系更为密切，提示不同脑发育偏离模式可能对应不同的症状维度（图3）。
研究进一步利用人脑转录组图谱进行联合分析，发现两类偏离模式对应的脑区在基因表达模式上存在显著差异。这些基因主要涉及突触传递、神经信号调控以及神经元发育等生物学过程，提示抑郁症不同的脑发育轨迹可能与不同的分子机制相关（图4）。
基于纵向随访数据，研究还分析了抗抑郁药物治疗前后的脑功能变化。两类患者在药物治疗后表现出不同的脑网络调控模式，主要涉及额顶网络和默认网络等高级认知网络。同时，两类患者基于默认网络计算的脑龄偏差在治疗后均呈现向正常水平回归的趋势，提示不同脑发育轨迹的患者可能具有不同的神经生物学治疗反应机制（图5）。
该研究将个体化脑功能网络拓扑分析与脑龄预测模型相结合，从生命周期视角揭示了抑郁症患者存在不同方向的脑发育偏离模式，并表明这种神经发育差异与临床表现、分子机制和治疗反应密切相关。研究结果为理解抑郁症的神经生物学异质性提供了新的研究思路，也为探索基于脑影像特征的抑郁症精准分型和个体化治疗策略提供了重要参考。
北京师范大学博士生庞晨璇为论文第一作者，夏明睿研究员为通讯作者。研究工作由北京师范大学与10余家科研院所及临床医院合作完成。该研究得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、北京市自然科学基金、国家自然科学基金等项目的资助。
参考文献
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图1：基于脑龄差识别抑郁症脑发育轨迹异质性的研究框架
图2：脑龄提前型（BAG+）与脑龄延迟型（BAG-）抑郁症患者脑功能网络拓扑与脑龄差的关联模式及发育轨迹偏离
图3：两类抑郁症患者的脑功能拓扑分别与情绪、失眠等临床症状显著相关
图4：两类患者脑龄偏离对应脑区与突触传递、神经元发育等生物学过程的基因表达显著关联
图5：抗抑郁药物治疗对两类抑郁症患者脑功能拓扑及脑龄的调控作用
