摘要：冰毒成瘾是世界范围的严重公共卫生问题，长期滥用冰毒不仅会导致严重的精神病性症状（如妄想、幻觉等），还会显著增加丙型肝炎病毒和人类免疫缺陷病毒的感染风险。尽管目前已有多种临床干预手段，但由于对戒断过程中神经机制的系统性认知不足，尤其是缺乏对纵向动态变化规律的深入
冰毒成瘾是世界范围的严重公共卫生问题，长期滥用冰毒不仅会导致严重的精神病性症状（如妄想、幻觉等），还会显著增加丙型肝炎病毒和人类免疫缺陷病毒的感染风险。尽管目前已有多种临床干预手段，但由于对戒断过程中神经机制的系统性认知不足，尤其是缺乏对纵向动态变化规律的深入理解，现有治疗方案效果欠佳，冰毒成瘾仍面临超过60%的复发率。
2025年5月20日，中国科学院自动化研究所脑网络组与脑机接口北京市重点实验室主任蒋田仔研究员团队联合中南大学湘雅二医院放射科主任刘军教授团队在国际精神病学顶级期刊Biological Psychiatry (IF=9.6）在线发表了题为“Stage-dependent Neural Mechanisms in Human Methamphetamine Abstinence: Insights from the Digital Twin Brain Model”的研究成果。该研究利用数字孪生脑模型整合多尺度神经影像数据，通过时空双维度的系统分析，深入解析了人类冰毒戒断的神经机制。研究首次揭示了不同戒断阶段的神经机制，表明代谢活动可能在早期戒断中发挥关键作用，而神经可塑性的作用则贯穿整个戒断过程。这一研究结果证实了冰毒戒断具有明显的阶段依赖性特征，为未来针对冰毒成瘾的精准治疗提供新的方法与理论依据。
本研究采用纵向追踪设计，共纳入62名符合DSM-5诊断标准的冰毒成瘾者及57名健康对照。研究团队对成瘾组进行了为期12个月的戒断期随访，分别在戒断早期（基线期）和戒断晚期（12个月后）采集了结构和功能磁共振数据。基于获取的多模态神经影像数据，研究团队创新性地构建了以脑网络组图谱为基本框架的数字孪生脑（Digital Twin Brain, DTB），系统地对各脑区实施虚拟靶向扰动以识别潜在的神经调控靶点。
图1. 数字孪生脑与虚拟靶向扰动示意图
虚拟靶向扰动分析定量地揭示了奖赏环路关键节点（如：伏隔核与背外侧前额叶皮层）在戒断早期和戒断晚期中的关键调控效应（图 2A）。多尺度机制整合分析进一步表明，虽然这些关键脑区在整个戒断过程中持续发挥重要作用，但其潜在的作用机制表现出阶段依赖性。
图2. 虚拟靶向扰动结果及受体分子基础
首先，扰动效应-受体分布关联分析显示，尽管离子型受体在整个戒断过程中均与脑区扰动效应保持稳定关联，但代谢型受体仅在戒断早期表现出显著的相关性（图2C）。随后的基因富集分析与细胞类型富集分析进一步强调了代谢活动在戒断早期所起的核心作用，以及神经可塑性在整个戒断过程中所扮演的关键角色。具体而言，基因富集分析在戒断早期识别出了“解毒”等与代谢相关的生物学过程，而在戒断早期和晚期均识别出了“蛋白质定位”等与神经可塑性相关的过程（图3A，C）。类似地，细胞类型富集分析在戒断早期识别出了参与血脑屏障调节的细胞类型，而在戒断早期和晚期均识别出了主要参与神经可塑性活动的细胞类型（图3B，D）。
图3. 基因富集分析与细胞类型富集分析
总体而言，本研究首次利用数字孪生脑技术从因果且定量的角度揭示了奖赏环路在冰毒戒断过程中的关键作用，并从受体分子、转录组数据以及细胞类型等多个层面提供了独立的证据，支持人类冰毒戒断的阶段依赖性。这一发现不仅加深了我们对冰毒戒断神经生物学机制的理解，也为临床上开展阶段特异性的干预策略提供了理论依据。未来的神经调控治疗可基于戒断所处阶段进行定制化治疗，从而提升成瘾干预的精准性与有效性。
论文的第一作者为中国科学院自动化研究所博士研究生张佳琪和中南大学湘雅二医院放射科博士研究生杜彦瑶，通讯作者为蒋田仔研究员和刘军教授，研究团队的老师和研究生们也具有重要贡献。该研究工作得到了国家“科技创新 2030-脑科学与类脑研究”定向委托任务2021ZD0200200、国家自然科学基金原创探索计划项目82151307、国家重大科研仪器研制项目62327805等的资助。
原文链接：
参考文献
Zhang J., Du Y., Li J., Yang W., Cao D., Luo N., Yang Z., Tang K., Chu C., Xiao X., Li D., Jiang W., Wang Y., Du Z., Shi W., Ma Y., Xiong H., Song M., Zhang J., Liu J. & Jiang T., Stage-dependent Neural Mechanisms in Human Methamphetamine Abstinence: Insights from the Digital Twin Brain Model, Biological Psychiatry (2025), doi: https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.05.010阅读最新前沿科技趋势报告，请访问欧米伽研究所的“未来知识库”
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来源：人工智能学家
