Evidence that intrinsic brain connectivity moderates the association between gait and neurocognitive function in people living with HIV

技术摘要：内在脑连接调节步态与神经认知功能之间关联的证据（针对艾滋病病毒感染者）

问题陈述
艾滋病病毒感染者（PLWH）经历着艾滋病相关脑损伤（HABI），这通常与加速老化和神经认知障碍（NCI）有关。虽然较慢的步速已被确定为 PLWH 神经认知障碍的一个潜在临床体征，但其背后的神经机制仍不明确，特别是在资源密集型认知筛查具有挑战性的中低收入国家（LMIC）环境下。现有文献表明，在老年人中，由于自动运动控制能力的下降，步速与认知功能通过募集高阶功能脑网络（特别是额顶网络，FPN）而趋于一致。然而，目前缺乏直接比较不同疾病暴露程度和年龄组的研究，以确定 HIV 状态是否调节了步态、认知与内在功能脑连接之间的关系。本研究旨在测试在 LMIC 环境下，步速是否与中年 PLWH 的认知缺陷相关，这种关联是否反映了在健康老年人中所观察到的模式，以及内在功能连接异常是否作为 HABI 的标志物调节了这些关联。

方法论
本研究对来自南非开普敦卡耶利沙（Khayellitsha）社区卫生中心的队列数据进行了二次分析。主要样本由 39 名参与者组成（17 名 PLWH 和 22 名 HIV 阴性对照组），平均年龄约为 39 岁。为确保 HABI 研究结果的有效性，PLWH 参与者要么是抗逆转录病毒治疗（ART）初治者，要么接受 ART 治疗不足一个月。

• 临床与行为评估： 参与者接受了翻译成 Xhosa 语的全面神经认知测试，涵盖七个领域：处理速度、语言、执行功能、延迟回忆、学习、工作记忆和运动功能。基于这些领域得出了全局神经认知评分。步速使用定时 20 码步行（往返各 10 码）进行测量，并记录三次试验的平均时间。
• 神经影像学： 一部分参与者（11 名 PLWH 和 11 名 HIV 阴性对照组）接受了基于 3T Siemens Skyra 扫描仪的静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）。数据使用 HALFpipe 流水线进行预处理，包括运动校正（ICA-AROMA, aCompCor）和空间平滑。
• 连接性分析： 使用对应于 Yeo 等人（2011）定义的七个典型静息态网络（RSNs）的种子点来评估内在功能连接，并排除了由于信号衰减问题而无法使用的边缘系统网络。研究重点关注网络内连接，特别是 FPN，并使用多元回归框架（AFNI FATCAT 工具箱）来测试连接性与步速/认知评分之间是否存在组间差异。
• 复制研究： 为了将发现置于背景中，研究使用了一个大型公开数据集（美国国家社会生活、健康与老化项目；NSHAP，N=3196）对步速与神经认知表现之间的关联进行了复制，以验证在健康老年人群体中的情况。

关键结果

• 步态与认知关联： 在 LMIC 队列中，较慢的步速（较长的时间）显著预测了 PLWH 亚组中较低的全局神经认知评分（$t = -3.12, p < 0.008$）。在调整年龄和性别后，这一关联在全样本中也得到了体现。至关重要的是，这一关系在 NSHAP 健康老年人队列中得到了复制，证实了不同人群中步时与认知表现之间存在稳健的负相关关系。
• 领域特异性： 双变量分析显示，在整个样本中，较慢的步速与记忆、语言、学习和运动领域的表现较差显著相关。经过 Bonferroni 校正后，与记忆的关联依然显著。特别是在 PLWH 亚组中，发现与记忆和运动功能存在显著关联。
• 神经调节（FPN 连接性）： 研究发现 HIV 状态与步时之间存在关于额顶网络（FPN）内在连接性的显著交互作用。具体而言，在 PLWH 中，较慢的步速和较低的执行功能评分与涉及右下额回（r. IFG）的改变的连接模式唯一相关。
  • 在 PLWH 中，较慢的步速和较差的执行功能与 r. IFG 与右前中央回之间的连接性降低相关。
  • 相反，在 PLWH 中，这些同样的缺陷与 r. IFG 与左下顶叶之间的连接性增强相关。
  • 这些特定的连接性-步态/认知关联在 HIV 阴性对照组中并未观察到。
• 网络特异性： HIV 状态对连接性与步态/认知关系的调节作用具有 FPN 特异性；在评估的其他五个 RSN 中均未发现显著的交互作用。

意义与主张
作者声称，他们的研究提供了首个证据，证明在两个独立的数据库（一个 LMIC，一个高收入国家）中，步速是 PLWH 神经认知功能的稳健指标，镜像了健康老化中的模式。研究认为，FPN 的完整性（特别是涉及右下额回的部分）介导了 PLв 中步态与执行功能之间的关系。

论文指出，观察到的 PLWH 中的连接模式——特别是额顶区域之间改变的耦合——可能反映了补偿机制的受损。作者提出，PLWH 的成功表现可能依赖于额顶网络的脱离，转而使用运动特异性区域，而受损的 FPN 功能则使患者处于劣势。因此，该研究强调了简单的、非侵入性步态测试作为资源有限环境下 HABI 筛查工具的潜力。研究结果支持了以下假设：即 HIV 相关的加速老化可能是将异常 FPN 连接与 PLWH 较差的执行功能及较慢步速联系起来的机制。

作者对因果关系保持了谨慎的态度，指出虽然研究结果与 HABI 一致，但研究中未控制的其他因素也可能导致认知下降。他们还承认了局限性，包括用于 rs-fMRI 分析的样本量较小，限制了检测交互作用的统计效能，以及尽管采用了筛选标准，仍无法完全解释 ART 暴露的影响。