近年來，隨著社會發展、競爭壓力和親子關係的變化，青少年精神疾病特別是情緒障礙呈上升趨勢。《中國青年發展報告》顯示，我國17歲以下兒童和青少年中，約3000萬人受到了各種情緒障礙和行為問題的困擾。其中青少年常見的外向障礙包括多動及注意力缺陷障礙、對立違抗障礙、品行障礙等，內向障礙包括焦慮症、憂鬱症等。
近日，復旦大學類腦智能科學與技術研究院青年研究員賈天野與英國倫敦國王學院、復旦大學特聘講座教授岡特•舒曼(Gunter Schumann)共同領銜的國際團隊，首次系統性地從多個特異性的認知環路分析了青少年精神和行為障礙的認知調控機制，並找到了外向障礙相關特徵行為在不同認知領域特異性的功能腦區。研究者進一步從神經影像層面對這些高度關聯的特徵行為進行分型，發現注意力缺陷障礙和品行障礙由行為抑制任務下的右側下額葉區域共同調控，揭示了兩者共病的腦網絡機制。
4月20日，相關研究成果以《強化相關行為的神經行為學特徵及分型研究》(「Neurobehavioural characterisation and stratification of reinforcement-related behaviour」)為題發表在自然雜誌子刊《自然•人類行為》(Nature Human Behaviour)，該研究不僅揭示了外向障礙共病及分型的認知環路調控機制，同時為跨疾病診斷及分型治療提供了重要的理論基礎。
人類與強化學習相關的認知能力包括對預期獎賞的反應、對行為的抑制調控以及對於情感的調控等，這一認知能力缺陷一直以來被認為是造成注意力缺陷多動障礙、對立違抗障礙及品行障礙等外向障礙和焦慮症、憂鬱症等內向障礙的重要機制。但是，人們並不清楚這些不同認知能力的缺陷對於精神和行為障礙的具體影響，也不清楚是否存在特異性的神經生物學標誌物，以用來區分這些高共病的精神和行為障礙。
該論文的主要研究者之一賈天野博士介紹，研究團隊基於全腦體素級別的激活相似度，利用「加權體素共激活網絡分析」(Weighted Voxel Co-activation Network Analysis, WVCNA)的方法，從參與歐洲青少年影像遺傳學IMAGEN計劃的2000名14歲青少年中，獲取了「獎賞預期」「行為抑制」和「情緒處理」三種任務態腦功能影像的全腦功能分區。在此基礎上，研究團隊進一步利用Ridge受限典型相關分析(Ridge-RCCA)方法，發現了三種任務態的全腦功能分區可以在相當程度上解釋「外向障礙」的相關症狀，主要由獎賞預期和行為抑制獨立貢獻。
研究團隊將「外向障礙」的症狀分為四個行為域，即多動、衝動、注意力缺陷和品行問題，並找到其各自在獎賞預期和行為抑制任務中顯著相關的核心腦區，這些行為域各自對應的核心腦區不僅在不同的行為域間具有顯著的區別，並且指向了可能的共病機理。
根據世界衛生組織2019年發布的最新統計數據顯示，全球範圍內，10-19歲的青少年精神衛生狀況佔全球疾病和傷害負擔的16%。 「這一突破性的研究通過結合腦功能影像和心理學實驗測試，揭示了外向性及內向性精神障礙症狀的特異性神經影像特徵，進而為建立一套更基於神經科學的、綜合多維度信息的精神障礙診斷標準提供了支持。」英國皇家學會院士特雷弗•羅賓斯(Trevor Robbins)評論。
賈天野博士為該論文的第一作者及共同通訊作者，岡特•舒曼教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、上海市浦江人才計劃、上海市腦與類腦智能基礎轉化應用研究市級重大專項以及上海市科委科技創新計劃等的經費支持。