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1.引言

类淋巴（胶质-淋巴）系统是一条液体运输通路，在清除大脑废物方面发挥着重要作用。该通路涉及脑脊液沿血管周围间隙流入脑间质，此过程由水通道蛋白-4 促进。脑脊液在类淋巴通路中的流动效率，即类淋巴系统功能，受睡眠-觉醒周期的影响。类淋巴系统的功能与人类认知，特别是记忆相关，较低的功能与较差的认知表现相关。此外，类淋巴系统在决定大脑健康方面起着至关重要的作用，尤其是在老年人群中。类淋巴系统功能障碍会损害清除功能，导致毒性蛋白质积聚。这一过程最近已被认为与神经系统疾病的发病机制有关，例如阿尔茨海默病、帕金森病和癫痫。因此，研究类淋巴系统为探究年龄相关的神经生物学改变提供了一条新途径。

为测量人脑类淋巴系统的功能，既往研究大多使用侵入性成像方法，如肝内注射示踪剂后的对比信号强度。然而，其侵入性对人类研究有显著限制。最近，Taoka 等人提出使用沿血管周围间隙的弥散张量成像分析（DTI-ALPS），基于弥散磁共振成像数据测量水分子在血管周围间隙方向的弥散率，作为类淋巴功能的替代指标。其假设类淋巴活动与侧脑室体水平的血管周围水运动相关，且类淋巴通路的组织学改变理应影响水分子沿左右方向的弥散率。该方法为评估人脑类淋巴系统功能提供了一种替代且非侵入性的途径。由于其非侵入性，DTI-ALPS 方法已成为评估类淋巴功能的宝贵工具，并广泛应用于睡眠障碍、AD 和帕金森病等临床疾病中。DTI-ALPS 方法被发现具有高度可重复性，其有效性得到了来自侵入性类淋巴成像数据的区域指数与 DTI-ALPS 之间强相关性的支持。

既往研究已通过检查大脑灰质完整性来反映类淋巴系统的神经基础。正常的脑功能不仅依赖于脑区本身，还依赖于脑区之间的有效通信。然而，关于类淋巴对脑区间功能与结构连接影响的认识仍然有限。人脑可被概念化为复杂网络。在脑网络中，脑区被定义为节点，功能连接或结构连接被定义为边。研究脑连接性至关重要，因为 SC 和 FC 已显示出与个体认知功能差异的稳定可靠关联。人脑中 SC 和 FC 的破坏是多种神经心理疾病病理的基础。

尽管已有初步尝试独立研究功能连接网络或结构连接网络，近年来对探索 FCN 与 SCN 之间关系的兴趣日益增长。已充分证实，FCN 的连接受到 SCN 底层白质通路的塑造和约束。因此，越来越多的研究关注 SC 与 FC 之间的相关性，它反映了功能通信与结构脑连接之间的对齐程度。已发现 SC-FC 耦合与神经发育、认知灵活性以及神经病理改变显著相关。此外，既往证据提示，与单独的 SC 或 FC 相比，SC-FC 耦合可能是捕捉个体认知能力和细微病理异常更为敏感的潜在生物标志物。因此，关于类淋巴系统与认知之间的关系，此研究推测类淋巴功能的改变可能通过底层脑网络影响认知功能，这可为该关系提供新颖而全面的视角。

睡眠抱怨在老年人中很常见，据估计约 40%–70% 的老年人存在慢性睡眠问题。然而，睡眠质量是类淋巴功能和认知功能的关键影响因素。长期睡眠问题可能进一步增加老年人患神经认知障碍（如阿尔茨海默病）的风险。睡眠质量差，例如入睡困难和睡眠时长不足，已被证明对类淋巴系统产生负面影响，同时也与注意力网络、边缘系统以及海马网络等脑区中 SC/FC 强度的下降相关。睡眠质量差与认知功能，尤其是记忆的不良影响相关。因此，理解睡眠质量如何影响类淋巴系统和人脑网络，将为揭示年龄相关记忆改变的神经基础提供见解。在此，此研究假设在老年人中，睡眠质量与多模态人脑网络相关，且该关联可能由类淋巴功能所介导。

基于上述文献综述，此研究在老年人中探究了睡眠质量、类淋巴系统及多模态人脑网络之间的关系。此研究分析了一组社区居住老年人的多模态 MRI 数据以及睡眠测量数据。首先，此研究采用 DTI-ALPS 指标作为类淋巴系统功能的替代测量。随后，此研究检验了 DTI-ALPS 与多模态脑网络之间的关联，并测试了 DTI-ALPS 是否能够介导睡眠与脑网络之间的关系。最后，此研究检验了睡眠相关的脑-类淋巴关系是否构成个体记忆功能的基础，记忆是一种易受衰老和睡眠不佳影响的认知功能。

2.方法

2.1受试者

台湾长庚纪念医院招募了 92 名社区居住的中国老年受试者。所有受试者均健康，无特殊病史。关于此数据集的更多细节，请参考 Siow 等人的研究。该数据样本最初收集的目的是为无重大身心残疾的台湾人群建立一个全面的老年医学数据库。在此样本的受试者中，此研究排除了 4 名 R-fMRI 扫描不完整的受试者、3 名 dMRI 扫描不完整的受试者、3名 R-fMRI 图像存在明显伪影的受试者，以及 10 名在 R-fMRI 扫描中头部运动过度(>2 mm or 2°)的受试者。经此排除后，最终样本包含 72 名健康老年人纳入后续分析。此研究已获台湾长庚医疗基金会机构审查委员会批准。所有受试者均已签署知情同意书。实验程序遵循赫尔辛基宣言。

2.2实验设计与流程

招募受试者后，此研究收集了多模态 MRI 数据、多导睡眠图数据及行为评估。随后计算 DTI-ALPS 指数以测量类淋巴功能，并基于 MRI 数据构建结构和功能人脑网络。接着进行偏相关分析，以检验 DTI-ALPS指数与多模态人脑网络之间的关联。为进一步检验类淋巴功能是否能够介导睡眠与脑网络之间的关系，以此研究以 DTI-ALPS 指数为中介变量进行了中介分析。最后，进行中介分析以检验脑-类淋巴关系如何对记忆功能做出贡献，以及该关系如何与睡眠质量相互作用。此研究总体工作流程见图 1。

2.3行为评估

受试者的睡眠质量使用匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）总体评分进行评估。PSQI 是一份自我报告问卷，用于评估一个月期间睡眠的七个成分。七个成分包括主观睡眠质量、入睡潜伏期、睡眠时长、习惯性睡眠效率、睡眠障碍、催眠药物使用及日间功能障碍。每个成分按 3 级评分，提供 0 至 21 分的总分，PSQI 评分越低表示睡眠质量越好。记忆表现使用阿尔茨海默病登记联盟神经心理评估成套测验（CERAD-NB）的记忆领域及日常认知问卷（ECog）的记忆领域进行评估。对于 CERAD-NB，通过将单词列表回忆、单词列表再认及结构运用回忆的分数相加，计算出一个复合分数，即记忆总分。记忆总分越高表示整体记忆表现越好。Ecog 记忆问卷考察记忆功能的变化。受试者被要求评价其当前执行日常任务的能力与 10 年前执行相同任务时的能力相比如何。Ecog 记忆评分越高表示主观记忆衰退越明显。

2.4多导睡眠图

除自我报告的睡眠质量测量外，此研究还对受试者进行了多导睡眠图（PSG）检查，以客观评估其一晚的睡眠质量。使用便携式监测系统对受试者进行标准化家庭PSG 检查。根据 Iber（2007）的标准，以 30 秒为一帧记录睡眠分期。呼吸事件根据美国睡眠医学会手册（版本 2.6）进行评分。呼吸暂停定义为吸气气流停止至少10 秒，低通气定义为气流减少（> 30%）并伴有氧饱和度下降 ≥ 3% 或脑电图觉醒。此研究计算了若干多导睡眠图指标，包括总睡眠时间、睡眠效率（总睡眠时间与卧床时间的比率）、呼吸暂停-低通气指数（AHI；每小时睡眠中呼吸暂停和低通气事件的次数）、氧减指数（每小时睡眠中血氧饱和度下降的次数）及觉醒指数（每小时睡眠中觉醒的次数）。在最终样本的 72 名受试者中，4 名受试者未完成PSG 检查，后续 PSG 数据分析仅限于其余 68 名受试者。

2.5 MRI 方案

MR 图像使用 3T 扫描仪及 8 通道头线圈采集。静息态 fMRI 数据采用平面回波成像序列采集：重复时间 = 2000 ms，回波时间 = 30 ms，翻转角 = 90°，层数 = 39，矩阵 = 64 × 64，层厚 = 3 mm，体素大小 = 3 × 3 × 3 mm³。T1 加权图像采用反转恢复快速扰相梯度回波序列采集：TR = 8.58 ms，TE = 3.23 ms，FA = 12°，反转时间 = 450 ms，矩阵 = 256 × 256，层数 = 172，层厚 = 1 mm，体素大小 = 0.5 × 0.5 × 1 mm³。dMRI 数据采用自旋回波-平面回波成像序列采集：TR = 6837 ms，TE = 83 ms，FA = 90°，矩阵 = 116 × 116，层数 = 156，层厚 = 2.2 mm，体素大小 = 2.2 × 2.2 × 2.2 mm³。扩散敏感梯度沿64个非共线方向施加(b = 1000 s/mm2)，并联合一次未进行扩散加权的采集(b = 0 s/mm2)。

图1数据分析流程图

2.6图像预处理

R-fMRI 图像使用SPM12 和静息态 fMRI 数据处理助手工具箱进行预处理。丢弃 R-fMRI 的前 5 个时间点。随后，图像经过时间层校正、头动校正，并使用在结构 T1 图像统一分割期间估计的标准化参数空间标准化至蒙特利尔神经病学研究所(MNI) 空间。标准化后，从 R-fMRI 数据中去除线性趋势并回归掉干扰变量。最后，对图像进行带通滤波(0.01–0.08 Hz)以保留低频信息。

dMRI 图像使用 PANDA 工具箱的标准流程进行预处理。预处理流程包括脑掩膜估计、去颅骨、涡流和头动校正，以及弥散张量和各向异性分数的计算。此外，将 T1 加权图像对齐到 AC-PC 线，然后进行分割以获得白质二值掩膜（在 T1 个体空间中 WM 概率阈值> 0）。

2.7 DTI-ALPS 指数

DTI-ALPS 指数最初由 Taoka 等人提出，用于利用弥散 MRI 数据量化类淋巴系统的功能。该方法评估水分子在侧脑室体水平沿血管周围间隙的运动。在此水平上，髓质血管周围的血管周围水流动主要沿垂直于脑室壁的方向，主要平行于图像坐标的右-左方向（即 x 轴）。其假设类淋巴活动与血管周围水运动相关，且类淋巴通路的组织学改变理应影响水分子沿右-左方向的弥散率。与测量注射后示踪剂行为的侵入性方法不同，DTI-ALPS可在特定时间点无创地评估类淋巴功能。尽管 DTI-ALPS 指数在测量类淋巴功能方面具有高度可重复性，但其对扫描过程中的头部运动敏感。Taoka 等人报告称，与低头部运动相比，头部旋转时 DTI-ALPS 指数降低。因此，头部运动可能降低 DTI-ALPS 的可靠性，此研究在预处理步骤中排除了严重头部运动的受试者。

图2 DTI-ALPS与睡眠测量指标之间的偏相关性分析结果

为计算 DTI-ALPS 指数，此研究从穿过血管周围间隙的两条主要纤维束中提取弥散系数：沿侧脑室壁以头尾方向（即图像坐标的 z 轴）穿行的投射纤维，以及在更外侧区域以前后方向（即图像坐标的 y 轴）穿行的联络纤维。因此，沿 x 轴的弥散率被定义为血管周围间隙与投射纤维(D_xproj)或联络纤维(D_xassoc)重叠区域的平均张量值，该值可从预处理的 dMRI 数据中提取。为实现标准化，还提取了投射纤维在前后方向(D_yproj)上的张量值以及联合纤维在头尾方向(D_zassoc)上的张量值。为避免因手动绘制投射纤维和联合纤维感兴趣区域而产生的偏差，采用了基于图谱的方法来定义感兴趣区域（ROI）。简言之，将 FA 及其他弥散指标图从个体空间变换至标准 MNI 空间，并从 MNI 空间中的ICBM-DTI-81 模板提取 ROI。投射纤维的 ROI 被定义为 ICBM-DTI-81 中的上、后放射冠，联络纤维的 ROI 被定义为 ICBM-DTI-81 中的上纵束。然后，将 ROI 的范围限制在垂直于侧脑室体的区域内。为避免纳入 CSF 体素，进一步对 ROI 应用FA > 0.2 的掩膜。提取这些 ROI 的平均弥散值，并按以下公式计算 DTI-ALPS 指数:

为进一步避免因选择不同侧别 ROI 可能产生的差异，此研究计算双侧 ROI 的 DTI-ALPS，然后取平均值以获得平均 DTI-ALPS 指数用于后续分析。

2.8功能脑网络构建

使用预处理的 R-fMRI 数据为每位受试者构建人脑功能连接网络（图 1B）。两个网络的节点均通过基于 Brainnetome 图谱将大脑灰质分割为 246 个区域来定义。为允许模块水平检查，此研究通过评估脑区与特定模块之间的重叠面积，并将每个区域分配给重叠体素最多的模块，进一步将脑区分配到七个功能模块中。分配的模块包括视觉网络、躯体运动网络、背侧注意网络、腹侧注意网络、边缘系统、控制网络和默认模式网络。Yeo 分区最初未考虑皮层下区域。因此，此研究进一步将皮层下区域归为一个模块，并标记为皮层下模块。

为构建功能连接（即 FCN 的边），此研究首先通过平均每个脑区内所有体素的信号来提取区域血氧水平依赖信号。计算所有区域信号对之间的皮尔逊相关系数，并通过 Fisher's Z 变换以改善正态性。Fisher's Z 变换后的相关系数被定义为功能连接权重。鉴于对负连接生物学解释的争议，负连接被设为零，此研究分析仅限于正连接。最后，为每位受试者构建一个 246×246 的全脑功能连接矩阵。

2.9结构脑网络构建

使用预处理的 dMRI 数据为每位受试者构建人脑结构连接网络（图 1B）。与 FN 一致，SN 的节点也基于Brainnetome 图谱定义。由于 Brainnetome 图谱最初定义在标准 MNI 空间，为在个体空间 dMRI 数据上构建 SCN，此研究使用 Gong 等人（2009）的典型流程进一步将图谱变换至每位受试者的个体弥散空间。具体而言，将个体 FA 图像与 T1 加权图像进行配准，然后非线性配准至 ICBM152 模板以获得逆变换参数。随后应用该参数将 Brainnetome 图谱从 MNI 空间逆变换至个体弥散空间。

基于弥散工具箱中连续追踪纤维分配算法的确定性纤维束成像方法简述如下。首先，在预处理所得白质掩模内，将各向异性分数值高于0.2的体素设为种子点。然后，从每个种子点起始一条流线，当流线到达转角大于45°或各向异性分数值小于0.2的体素时终止。通过此步骤，白质掩模内所有流线得以构建。每条结构连接的权重定义为脑区之间的纤维密度。纤维密度按下式计算：

其中，W_uv 为脑区 u 与 v 之间连边的权重，S_u和 S_v分别为脑区 u 与 v 的皮层表面积，E_f 为脑区 u 与 v 之间存在流线的集合，l(f)为流线 f 的长度。因此，为每位受试者构建了一个 246 × 246 的无向结构连接矩阵。

2.10功能与结构脑网络之间的耦合

此研究在两个不同水平检查了 FCN 与 SCN 之间的耦合。（1）全脑连接。此研究首先检验所有已连接结构连接上的 SC-FC 耦合。简言之，先从 SC 矩阵中提取非零元素，再从 FC 矩阵中提取相应元素。SC-FC 耦合强度计算为提取的 SC 与 FC 权重之间的Spearman 相关性。（2）富人俱乐部连接。富人俱乐部组织是一种现象，其中一组高度连接的节点（即枢纽区域）密集地相互连接，形成一个“富人俱乐部”。富人俱乐部对于促进全脑网络中的信息通信至关重要，是连接人脑功能网络的解剖基础。富人俱乐部节点被定义为具有最高 20% 加权度的区域。定义富人俱乐部节点后，根据富人俱乐部组织提取三组边：富人俱乐部边、馈线边和局部边。然后分别计算这三组内的 SC-FC 耦合。

2.11统计分析

数据分析使用 MATLAB 2022a 及 SPSS v.28 进行。为检验类淋巴系统的功能是否与睡眠质量相关，此研究进行了 DTI-ALPS 指数与睡眠指标之间的双侧偏相关分析，控制了年龄、性别及 MRI 扫描仪类型。进一步执行FDR校正多重比较。

为探究脑淋巴系统与脑网络之间的关系，此研究在控制年龄、性别及MRI扫描仪类型等因素后，对DTI-ALPS指数与功能连接（FC）权重（即经Fisher Z转换的Pearson相关系数）、结构连接（SC）权重（即纤维密度）或SC-FC耦合强度进行了双向偏相关分析（图1C）。针对SC与FC的偏相关分析，进一步采用FDR方法对多重比较结果进行校正（共涉及30,135条连接）。

为检验类淋巴功能是否可介导睡眠质量与脑网络之间的关联，此研究使用SPSS中实现的PROCESS宏（预设模型4号）进行中介分析（图1D）。采用自助法（5000次）评估模型的显著性。在中介分析中，睡眠指标（即PSQI或多导睡眠图指标）作为自变量，脑网络指标（即FC权重、SC权重或SC-FC耦合）作为因变量，DTI-ALPS作为中介变量。年龄、性别及MRI扫描仪类型作为协变量纳入。

最后，此研究聚焦于类淋巴系统与记忆功能之间的关系。检验脑网络是否能够介导类淋巴功能与记忆功能之间的关联，以及睡眠质量如何调节这一关系。使用 SPSS 中实现的 PROCESS 宏（预设模型编号 14）进行有调节的中介分析。分析中，DTI-ALPS 作为自变量，记忆功能作为因变量，脑网络测量作为中介变量，睡眠指标作为调节变量（图 1E）。对于 PSQI 评分，根据典型分界值将受试者分为两组：PSQI评分≤ 5 为良好睡眠者，否则为不良睡眠者。对于多导睡眠图指标，使用第 16、50 和 84 百分位数将受试者分为三组。年龄、性别和 MRI 扫描仪类型作为协变量纳入。

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3.结果

3.1人口统计学与行为数据

经过数据筛选，72名健康老年人的数据（年龄73.31 ± 7.20岁，女性42名）被纳入此项研究的主要分析（表1）。受试者的匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）评分差异较大，范围从2至17（均值 ± 标准差：6.486 ± 3.692）。在当前样本中，未发现年龄（r = −0.095，p = 0.427）和性别（t = −0.424，p = 0.673）对PSQI有显著影响。此研究观察到睡眠效率（r = −0.307，p = 0.011）和总睡眠时间（r = −0.250，p = 0.040）与年龄呈显著相关，但其他多导睡眠图指标与年龄无显著相关性（ps > 0.05）。多导睡眠图指标未发现显著性别差异（ps > 0.05）。

3.2 DTI-ALPS 指数与睡眠指标的关联

为评估类淋巴系统，此研究基于弥散磁共振数据计算DTI-ALPS指数以评价每位受试者的类淋巴功能。DTI-ALPS指数与匹兹堡睡眠质量指数评分呈负相关（r = −0.381，p = 0.001，经FDR校正；图2B），提示较差的睡眠质量与类淋巴系统功能较差相关。除总分外，此研究进一步探讨了匹兹堡睡眠质量指数各成分评分与DTI-ALPS之间的关联。仅睡眠质量（r = −0.349，p = 0.003，经FDR校正）和睡眠时长（r = −0.298，p = 0.011，经FDR校正）两成分显示显著负相关。至于多导睡眠图指标，观察到DTI-ALPS指数与呼吸暂停低通气指数呈显著负相关（r = −0.314，p = 0.011，经FDR校正；图2C）。呼吸暂停低通气指数指标与睡眠期间呼吸问题相关，提示睡眠期间的呼吸暂停或低通气可能损害类淋巴系统功能。

为检验上述关系是否因人口学特征（即年龄和性别）而异，此研究将受试者分为年轻老年组（<中位年龄）和高龄老年组（≥中位年龄）（此处中位年龄 = 71岁）或男性和女性组。这些亚组之间的组间比较见表2。偏相关分析显示，匹兹堡睡眠质量指数仅在高龄老年组中呈现负相关（r = −0.418，p = 0.011），而呼吸暂停低通气指数仅在年轻老年组中呈现负相关（r = −0.479，p = 0.007）。就性别分组而言，匹兹堡睡眠质量指数和呼吸暂停低通气指数在男性组中均与DTI-ALPS指数呈负相关（PSQI：r = −0.561，p = 0.002；AHI：r = −0.416，p = 0.034），但在女性组中则无此相关性（PSQI：r = −0.221，p = 0.171；AHI：r = −0.231，p = 0.163）。

图3 DTI-ALPS的连接模式

3.3 DTI-ALPS 指数的神经相关性

在此部分中，此研究探讨了类淋巴系统如何与人脑中的功能连接网络（FCN）、结构连接网络（SCN）及其相互关系相关联。就FCN而言，DTI-ALPS与若干功能连接的强度（即经z变换的皮尔逊相关系数）呈显著正相关或负相关（ps < 0.05，经FDR校正；图3A）。这些功能连接涉及广泛的脑区（例如左侧颞下回、颞中回、岛叶及海马旁回）。从功能模块角度看，与DTI-ALPS相关的功能连接涉及所有模块，尤其是腹侧注意网络和边缘网络。就SCN而言，DTI-ALPS与若干结构连接的纤维密度呈正相关或负相关（ps < 0.05，经FDR校正；图3B）。这些连接亦涉及若干内侧或皮层下脑区（例如丘脑、楔前叶、前扣带皮层及眶额回）。从功能模块角度看，与DTI-ALPS相关的结构连接涉及除视觉网络和躯体运动网络外的大多数模块。关于DTI-ALPS与结构-功能连接（SC-FC）耦合强度之间的关系，在全脑SC-FC耦合水平未观察到显著相关性（r = −0.107，p = 0.381）。然而，在根据富人俱乐部结构划分连接后，此研究发现富人俱乐部连接的SC-FC耦合呈显著负相关（r = −0.305，p = 0.011；图3D），而馈线连接（r = −0.177，p = 0.146）或局部连接（r = 0.071，p = 0.564）则无此相关性。在年龄或性别亚组中，此研究观察到富人俱乐部连接SC-FC耦合的组间差异。具体而言，DTI-ALPS与富人俱乐部连接SC-FC耦合之间的负相关仅在女性组（r = −0.345，p = 0.029）和年轻老年组（r = −0.443，p = 0.011）中观察到。

表1.参与者人口统计学特征、记忆测量结果、睡眠问卷调查及多导睡眠图检测指标

表2.不同年龄和性别亚组中的睡眠指数与DTI-ALPS分析

3.4 DTI-ALPS 指数对睡眠质量与人脑网络之间关联的中介作用

鉴于类淋巴功能与睡眠质量或脑网络之间的关联，此研究检验了睡眠质量是否亦与上述人脑网络相关联，以及类淋巴功能是否可介导此关联。首先，偏相关分析显示，PSQI评分与富人俱乐部连接的SC-FC耦合呈正相关（r = 0.251，p = 0.037；图4A），但在其他条件下未发现与SC-FC耦合或DTI-ALPS相关FC或SC的平均强度存在显著相关性（ps > 0.05）。呼吸暂停低通气指数与富人俱乐部连接的SC-FC耦合（r = 0.130，p = 0.302；图4B）或其他脑网络指标（ps > 0.05）之间未观察到显著偏相关。继相关分析之后，此研究构建了一个以睡眠指标（即PSQI或呼吸暂停低通气指数）为自变量、脑网络指标为因变量、DTI-ALPS指数为中介变量的中介模型。如图4C、D所示，DTI-ALPS指数显著介导了PSQI评分与富人俱乐部连接SC-FC耦合之间的关联（β = 0.093，SE = 0.058，自助法95%置信区间 = 0.004–0.233）。当以呼吸暂停低通气指数作为自变量时，DTI-ALPS指数的中介效应亦显著（β = 0.094，SE = 0.052，自助法95%置信区间 = 0.013–0.213）。两个模型均表明，较差的睡眠质量与较低的类淋巴功能相关，进而导致富人俱乐部结构连接与功能连接之间耦合增强。在其他脑网络指标中未发现显著的中介结果。

3.5记忆功能的有调节中介模型

最后，此研究旨在探讨老年人记忆背后的神经机制。首先，检验了DTI-ALPS或结构-功能连接耦合与记忆评分之间的关联。仅全脑连接的结构-功能连接耦合与Ecog记忆评分呈负相关（r = −0.254，p = 0.035）。然而，在根据匹兹堡睡眠质量指数将样本分为两组（即睡眠良好者36名与睡眠不良者36名）后，观察到匹兹堡睡眠质量指数对全脑连接的结构-功能连接耦合与记忆总分之间的关联（b = 4.188，SE = 1.614，自助法95%置信区间 = 0.942–7.300），以及对富人俱乐部连接的结构-功能连接耦合与Ecog记忆评分之间的关联（b = −0.745，SE = 0.356，自助法95%置信区间 = −1.457至−0.056）均具有显著的调节效应。对于记忆总分，后续分析揭示在睡眠良好者中，全脑连接的结构-功能连接耦合与记忆总分呈负相关（b = −2.796，SE = 1.039，自助法95%置信区间 = −4.872至−0.721），而在睡眠不良者中未观察到显著相关性（b = 1.392，SE = 1.183，自助法95%置信区间 = −0.971至3.755）。对于Ecog记忆评分，后续分析揭示在睡眠良好者中，富人俱乐部连接的结构-功能连接耦合与Ecog记忆评分呈正相关（b = 0.575，SE = 0.237，自助法95%置信区间 = 0.101–1.049），而在睡眠不良者中未观察到显著相关性（b = −0.170，SE = 0.236，自助法95%置信区间 = −0.641至0.302）。

图4 DTI-ALPS对睡眠质量与富俱乐部SC-FC耦合之间关联的中介效应

基于上述发现，此研究进行了一项有调节的中介分析，以检验结构-功能连接耦合是否可介导DTI-ALPS与记忆评分之间的关联，以及睡眠质量如何调节此关系。如图5所示，此研究发现富人俱乐部结构-功能连接耦合介导了DTI-ALPS与Ecog记忆评分之间的关联，但富人俱乐部结构-功能连接耦合与Ecog记忆评分之间的关联受到匹兹堡睡眠质量指数的调节（有调节的中介指数 = 0.572，自助法95%置信区间= 0.007–1.376）。具体而言，富人俱乐部结构-功能连接耦合的中介效应仅在睡眠良好者中显著（b = −0.427，SE = 0.259，自助法95%置信区间 = −1.020至−0.017），而在睡眠不良者中不显著（b = 0.145，SE = 0.189，自助法95%置信区间 = −0.212至0.561）。

图5 Ecog记忆评分的调节中介模型

4.讨论

在此研究中，此研究探讨了老年人中睡眠、类淋巴功能与人脑网络之间的相互作用及其对记忆表现的影响。首先，此研究观察到 DTI-ALPS 指数与自我报告及多导睡眠图测量的睡眠质量均相关。此外，DTI-ALPS 指数与多模态脑网络相关，涉及广泛的脑区。在脑网络测量中，此研究发现DTI-ALPS 指数介导了睡眠质量与富人俱乐部连接 SC-FC 耦合之间的关联。此外，SC-FC 耦合与老年人记忆功能相关，并且其在 DTI-ALPS 指数与记忆功能之间关联中的中介作用受睡眠质量调节。这些发现清晰地揭示了睡眠通过类淋巴系统对多模态人脑网络的影响，进而影响老年人的记忆表现。因此，维持高效的类淋巴功能似乎对促进健康老龄化至关重要。

4.1类淋巴功能与睡眠质量

与此研究的观察一致，既往研究也发现睡眠质量差可扰乱类淋巴系统的功能。此研究采用非侵入性 DTI-ALPS 方法，将发现扩展至社区居住的老年人。关于 PSQI 各成分评分，仅睡眠质量和睡眠时长成分与 DTI-ALPS 相关。与该发现类似，几项既往研究报告了类淋巴结局与总睡眠时间相关。淀粉样蛋白-β 和 tau 的沉积被发现与睡眠时间呈负相关。脑脊液流速也被发现在不受限睡眠后增加。然而，此研究未能发现与 PSG 记录的总睡眠时间存在关联。实验室内睡眠时长可能无法准确反映每夜的睡眠质量，这可能限制了其与类淋巴功能的关联。除主观睡眠质量外，此研究还发现 DTI-ALPS 指数与 AHI 之间存在负相关，这与既往研究显示阻塞性睡眠呼吸暂停患者类淋巴功能受损的结果一致。按照此思路，缺氧可能是睡眠质量差中导致类淋巴系统功能障碍的重要组成部分。既往研究已确认睡眠期间缺氧与认知功能下降及阿尔茨海默病风险增加相关。由于脑脊液中淀粉样蛋白β蛋白的异常积聚是 AD 的主要原因，合理推测睡眠期间缺氧可能通过破坏类淋巴系统的清除功能而增加 Aβ 沉积，并进一步增加老年人患阿尔茨海默病的风险。

类淋巴功能与睡眠质量之间的关联因年龄和性别而异。PSQI 和 AHI 在不同年龄组中显示出显著相关性。这可能归因于两者在评估睡眠质量方面的不同性质。年龄较大的受试者可能经历更频繁的睡眠问题，其长期睡眠质量更可能反映在类淋巴功能上。然而，此研究样本中较年轻的受试者睡眠质量变异性更大，其类淋巴功能可能更易受其当前睡眠状态的影响。至于性别差异，一项近期研究发现，与男性相比，女性在衰老过程中经历更突然的类淋巴功能变化。就睡眠质量而言，睡眠相关效应可能在类淋巴功能上表现出类似模式，因此，仅具有渐进性睡眠相关变化的男性显示出睡眠测量与类淋巴功能之间的相关性。

4.2类淋巴功能与结构和功能脑网络相关

此研究发现，功能连接与类淋巴功能相关，涉及颞中回和颞下回、岛叶、内侧额叶皮层及海马旁回。这些区域参与广泛的认知功能，包括记忆。值得注意的是，这些区域是阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病中 tau/淀粉样蛋白-β 沉积的常见观察区域。它们被认为是毒性蛋白质早期沉积网络的一部分，且该沉积模式导致了随后从这些区域开始的萎缩进程。鉴于类淋巴系统在清除有害废物中的作用，活跃的类淋巴系统可能对这些脑区中毒性蛋白质的沉积具有保护作用。换言之，类淋巴系统功能障碍可能因毒性蛋白质积聚而对该早期沉积网络的功能活动产生不利影响，进而扰乱广泛脑区之间的功能交互。类似地，与 DTI-ALPS 相关的 SC 连接了双侧顶上小叶、楔前叶和前扣带皮层，这些区域也是涉及毒性蛋白质沉积的区域。

除单独的功能或结构网络外，类淋巴功能还与两个网络之间的耦合（即富人俱乐部连接的 SC-FC 耦合）相关。富人俱乐部被认为是人脑网络的骨干，促进全局脑通信并支持高级认知功能。这些高度连接的富人俱乐部节点对于整合来自不同脑区的信息至关重要。富人俱乐部内连接的破坏被认为会诱导全脑范围内的异常信息传递和资源分配。值得注意的是，此研究发现 DTI-ALPS 与富人俱乐部 SC-FC 耦合之间呈负相关。较低的 SC-FC 耦合可能表明富人俱乐部通路中更动态且不那么严格的大脑通信。因此，此研究的发现提示，类淋巴系统中的活跃流动可能能够在相对固定的结构通路上维持灵活的全局信息传递。尽管新证据已报告了类淋巴功能与脑健康之间的关系，但据此研究所知，关于人脑内通信的证据仍然缺乏。从网络神经科学的角度看，此研究的发现提供了新颖的见解，即类淋巴系统对人脑中的神经交互具有保护作用，这也可能是类淋巴功能与神经退行性疾病病理之间缺失的一环。

4.3类淋巴功能介导睡眠质量与富人俱乐部 SC-FC 耦合之间的关联

另一个主要发现是，类淋巴功能介导了睡眠质量与富人俱乐部 SC-FC 耦合之间的关联，其中较差的睡眠质量与较低的类淋巴功能相关，进而导致较高的富人俱乐部 SC-FC 耦合。衰老伴随着若干生物学过程的不良改变。睡眠质量下降是最显著的变化之一。同时，下降的睡眠质量导致脑功能受损和认知衰退。睡眠质量差与 FC 或 SC 的减弱、功能整合效率降低以及 FC 动态变化减少相关，表明全脑网络中更弱且不灵活的功能通信。与这些发现相似，此研究在睡眠质量较差的老年人中观察到更强的富人俱乐部 SC-FC 耦合。既往研究已牢固确立 FCN 受限于 SCN 的底层解剖白质通路。然而，SCN 并不绝对决定 FCN，允许功能动态偏离白质通路，以适应人类认知的流动性质。就富人俱乐部结构的整合作用而言，当前发现一致地揭示了睡眠质量较差的老年人中存在更严格的功能整合。

此外，此研究发现类淋巴功能介导了上述关系。中枢神经系统微环境的适当调节对正常脑功能至关重要。类淋巴系统通过间质液的更新，作为清除大脑中有毒物质的通道。这一废物移动过程由星形胶质细胞上的水通道蛋白-4 通道促进，结合 CSF-ISF 并促进废物清除，而 AQP4 极化的丧失会降低类淋巴功能。然而，较低的睡眠质量可导致 AQP4 极化的丧失，并改变 AQP4 的表达，进而诱导有毒废物的异常积聚并加剧神经炎症。此外，衰老也对 AQP4 产生影响。与年轻人相比，老年人在围绕皮层穿透小动脉的星形胶质细胞突起上显示出 AQP4 极化减弱。AQP4 的失调也是神经退行性疾病的一种被提出的机制。因此，此研究的发现提示，老年人睡眠质量差可能通过使恢复性类淋巴系统失活，而逐渐损害正常脑功能（即 SC-FC 耦合）。在 AHI 中也发现了类似的中介效应，进一步凸显了缺氧的重要作用。此研究的发现支持同时考虑 SCN 和 FCN 能够为理解个体差异背后的神经机制提供更全面的视角，且 SC-FC 耦合可能是一个更敏感的生物标志物。

4.4有调节的 SC-FC 耦合构成老年人记忆功能的基础

记忆受损是睡眠质量差的老年人常见的抱怨。此研究的结果为睡眠、类淋巴系统及多模态脑网络之间的相互作用提供了一个新颖的视角。具体而言，富人俱乐部 SC-FC 耦合介导了类淋巴功能与 Ecog 记忆之间的关联，但该中介效应仅在良好睡眠者中显著。如上所述，富人俱乐部连接是负责高效全局整合和人类认知功能的中心通路。因此，较低的富人俱乐部 SC-FC 耦合（表明富人俱乐部内灵活的通信）有助于老年人获得更好的记忆表现。结合DTI-ALPS 的中介结果，此研究可进一步推断，睡眠质量对于通过底层类淋巴功能和人脑网络影响记忆功能至关重要。至于不良睡眠者与良好睡眠者之间不同的中介效应，一种可能的解释是，良好睡眠者中正常的类淋巴-脑关系能够支持正常的记忆功能，而不良睡眠者中紊乱的类淋巴-脑关系则无法支持。这种不同模式可能与类淋巴系统的韧性有关。关于恢复性睡眠的既往研究表明，睡眠剥夺后的恢复性睡眠可部分恢复认知功能和脑连接。这些发现可能提示，类淋巴系统对一定程度的睡眠不佳具有韧性。一旦睡眠质量低于某个阈值，类淋巴系统对脑网络的支持效应可能崩溃，并导致如此研究观察到的在不同睡眠质量水平下不同的中介模式。最近有观点认为，睡眠质量的二分类可能丢失一些详细信息并因任意截断值而产生偏倚。然而，二分类在用于筛查或干预时也具有简单性和临床相关性的优势。此研究在此的发现也可能赋予区分良好与不良睡眠者以生物学意义。与此研究的发现相似，Dai 等人也在阿尔茨海默病老年人中观察到相对较高的 SC-FC 耦合，这些患者与其健康同龄人相比表现出显著的记忆障碍。两项发现一致表明，人脑中不那么严格的 FC 可能有利于记忆表现。鉴于类淋巴系统在抵御认知衰退中的重要作用，一些近期动物研究已为通过促进类淋巴功能治疗认知衰退提供了启示。例如，啮齿动物研究发现，自愿运动可加速类淋巴运输，多不饱和脂肪酸补充剂可改善类淋巴清除并保护认知功能。未来研究可验证这些治疗方法是否对人类有效，而富人俱乐部 SC-FC 耦合的强度可作为评估干预有效性的敏感生物标志物。

4.5局限性

此研究存在若干局限性值得讨论。首先，由于此研究为队列研究，无法提供关于睡眠质量、类淋巴功能及人脑网络纵向变化的见解，也无法解决睡眠、类淋巴功能与人脑网络之间的因果关系。其次，DTI-ALPS 方法是类淋巴功能的一种演绎性测量。已指出测量的弥散率可能反映了不同速度水运动的混合。未来使用多 b 值弥散 MRI 数据的研究需对此进行验证。此外，该方法仅能评估侧脑室外侧的水弥散率。已证实类淋巴系统在不同区域具有不同功能，这无法被 DTI-ALPS 完全捕捉。未来结合多种方法的研究将提供关于这些功能的更全面证据。第三，此研究的数据收集自健康样本。将结果推广至临床人群时需谨慎。第四，由于资源限制，此研究未收集可提供毒性蛋白质水平直接测量的 PET 数据。未来采用相关蛋白质 PET 数据的研究可为类淋巴系统功能障碍与脑健康之间的关系增添经验性证据。同样，由于资源和受试者时间限制，此研究未对每位受试者进行全面的神经心理学评估。为克服这些限制，未来研究可考虑采用数字化神经心理学评估系统以提高数据收集效率。

5.结论

通过检查人脑网络，此研究的发现为类淋巴系统的恢复性作用提供了新颖的连接组学见解。当前研究揭示了老年人中类淋巴功能与多模态人脑网络之间的关联，以及类淋巴功能对睡眠与富人俱乐部 SC-FC 耦合之间关系的中介效应，该效应进而影响记忆。这补充了现有证据，表明睡眠质量通过底层神经关系以及类淋巴系统与多模态脑网络之间的相互作用，对促进认知健康至关重要。