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目的:神经血管耦合反映了脑内神经元活动与血流量(cerebral blood flow,CBF)之间的密切关系,为人脑疾病的发生、发展提供了新的视角。视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)是中枢神经系统的自身免疫性炎性脱髓鞘疾病,既往研究发现NMO患者内存在脑灰质损害及临床认知功能的减退。本实验招募大样本量的确诊NMO患者,使用局部一致性(regional homogeneity,Re Ho)评估神经活动水平、应用CBF测量脑血流量,从神经血管耦合的理论出发,分别进行了全脑灰质Re Ho-CBF耦合分析及Re Ho/CBF比值分析,旨在探索NMO神经血管耦合的改变及其临床意义。材料与方法:本实验共入组了56名NMO患者(48名女性和8名男性)及63名正常对照(53名女性和10名男性),两组受试者的年龄、性别及教育程度均相匹配,所有NMO患者均符合2006年的Wingerchuk诊断标准。采用GE公司3.0T磁共振扫描仪Discovery MR750对所有受试者进行MRI数据的采集,主要包括静息态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)及静息态动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)脑灌注成像,然后对静息态f MRI数据及ASL数据分别进行处理、计算得到每位受试者的全脑Re Ho图及CBF图,用于后续分析。同时对每位受试者进行包括注意、信息处理速度及学习记忆等临床认知功能测试的评分,对每位NMO患者进行反映临床残疾程度的扩展残疾状态量表(Expanded Disability Status Scale,EDSS)评分。1.为了评估全脑的神经血管耦合,计算每位受试者灰质模板内跨体素的CBF-Re Ho相关性并进行组间比较。2.为了评估局部脑区的神经血管耦合,计算每位受试者灰质模板内每个体素的CBF/Re Ho比值并进行基于体素的组间比较。同时对CBF及Re Ho分别进行基于体素水平的组间比较。3.对所有受试者的临床量表评分进行统计分析;提取出存在显著组间差异脑区的CBF/Re Ho值,探索其与NMO患者临床残疾程度及认知功能评分的相关性。4.将全脑灰质体积(grey matter volume,GMV)作为协变量去除来研究GMV的变化对神经血管耦合的主要结果是否有影响。同时还计算了低频振幅(amplitude flow frequency fluctuation,ALFF),以替代Re Ho评估神经活动水平,并对主要结果进行可重复性分析。结果:1.与正常对照组相比,NMO患者的全脑CBF-Re Ho耦合显著降低(P=0.009)2.与正常对照组相比,NMO患者存在局部脑区CBF/Re Ho比值的异常改变,包括顶叶及枕叶CBF/Re Ho比值的异常降低(减低率10.9-17.3%),岛叶、感觉运动区、颞叶及前额叶脑区存在CBF/Re Ho比值的异常升高(升高率8.0%-13.3%)(P<0.05,FDR校正)。并且部分异常的脑区不能通过单独的CBF或Re Ho分析发现。3.NMO患者存在包括视空间学习及记忆、注意、信息处理速度、言语学习及记忆在内等多方面的认知功能障碍。NMO患者CBF/Re Ho比值的异常升高及降低与其临床残疾程度及认知能力减退具有显著的相关性(正相关r=0.265-0.533,负相关r=-0.303--0.428,P<0.05)。4.回归GMV后,与正常对照组相比,NMO患者的CBF-Re Ho耦合仍显著降低(P=0.011);CBF/Re Ho有改变的脑区分布与未回归GMV的结果基本相同,表明GMV的变化对神经血管耦合的影响不大。并且,使用ALFF替代Re Ho的验证性研究结果表明,我们所报道的NMO患者的神经血管耦合改变是可重复的。结论:本研究发现,NMO患者存在神经血管耦合的改变,包括全脑CBF-Re Ho耦合的降低以及局部脑区CBF-Re Ho比值的改变,并且这些改变与NMO患者的疾病严重程度及认知功能减退有关。这些发现可能帮助我们从神经血管耦合的角度来理解NMO的神经机制。