Tau 诱导的脑萎缩驱动阿尔茨海默病功能连接失调
医学物理
2026-03-17 v1 数值分析
数值分析
摘要
阿尔茨海默病涉及tau 蛋白的逐渐积累和扩散，导致局部脑组织萎缩及大尺度功能网络的紊乱。虽然tau 传播和组织退行已被广泛建模，但脑萎缩动力学如何转化为功能连接（FC）退化仍不明确。本文发展一种多物理学框架，将各向异性tau 反应扩散、有限变形生物力学及网络建模相结合，以建立tau 驱动的脑萎缩与 FC 变化之间的关联。通过定量比较模拟脑萎缩模式与影像学测量结果来评估模型保真度。利用纵向结构和功能 MRI，我们识别出局部脑萎缩速率与 FC 变化approximately呈线性关系。随后，我们构建一种基于模型预测的区域脑萎缩速率的结构网络退化矩阵，并嵌入神经振荡模型以预测 FC 失调。我们的结果表明：(i)耦合反应扩散-生物力学模型再现了观察到的区域脑萎缩；(ii)区域脑萎缩速率单调地预测了纵向 FC 变化；(iii)基于萎缩的退化矩阵捕捉到了区域 FC 失调的方向及相对大小。通过将tau 驱动的脑萎缩转化为预测性 FC 轨迹，本文提出的框架为预测疾病进展及指导临床试验设计提供了可解释的途径。
引用
@article{arxiv.2603.13598,
title = {Tau-induced atrophy drives functional connectivity disruption in Alzheimer's disease},
author = {Kun Jiang and Can Liao and Sujin Jiang and Haidong Lin and Jixin Hou and Tianming Liu and Gang Li and Taotao Wu and Yiqi Mao and Ellen Kuhl and Xianqiao Wang and Xianyan Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13598},
year = {2026}
}