上海
抑郁癥作為全球高發的精神疾病，長期困擾著大量人群，而氯胺酮憑借快速起效的抗抑郁效果，一直是精神神經領域的研究熱點，但它作用于全腦的系統調控規律、以及腸道菌群是否參與藥效調控，此前始終缺乏完整、多維度的解析。
2026年7月3日，天津醫科大學生物醫學工程與技術學院劉迢迢教授團隊在《Communications Biology》上發表研究“Multilayer brain network analysis in mice reveals ketamine-induced reorganization of brain- wide fluctuations and gut-brain axis”。
本研究開發了頻變多層腦功能網絡（FMBFN）分析框架，在小鼠慢性社交挫敗應激模型中發現，社交回避伴隨特定頻段腦網絡超連接與整合功能異常；氯胺酮可逆轉行為缺陷并重塑腦網絡拓撲，其中外側韁核呈現獨特反向變化；研究還初步證實腸道菌群與腦網絡存在雙向介導的腸腦軸關聯，為抑郁癥研究提供了系統層面的新工具與線索。
多層腦網絡框架構建與慢性應激的腦網絡異常
研究首先建立慢性社交挫敗應激（CSDS）小鼠模型，通過社交互動測試（SIT）驗證小鼠出現穩定的社交回避行為。
針對傳統腦網絡分析僅關注單一頻段的局限，團隊構建了頻變多層腦功能網絡（FMBFN）分析框架：對 8 個皮層 - 邊緣腦區的局部場電位（LFP）信號拆分 5 個頻段，用相位滯后指數（PLI）計算所有頻段內、跨頻段的功能連接強度，整合為廣義連接矩陣并通過替代數據法二值化，最終形成包含層內連接與層間連接的多層網絡。
分析顯示，應激小鼠在 7-12Hz、12-30Hz 頻段內及兩頻段間出現功能連接顯著增強；全局拓撲層面表現為特征路徑長度縮短、全局效率升高、多層熵降低，提示腦網絡整合過度、靈活性下降，偏離了正常的平衡狀態。支持向量機（SVM）二分類結果證實，這些網絡特征可有效區分正常與應激小鼠，具備作為生物標志物的潛力。
因此，CSDS小鼠腦網絡出現“超連接”和過度整合，靈活性下降；網絡特征可區分正常與應激狀態。
氯胺酮對腦網絡的系統性重塑作用
給應激小鼠單次腹腔注射 10mg/kg 氯胺酮，24 小時后檢測發現，小鼠社交回避行為得到顯著逆轉，且運動功能未受影響。
網絡分析顯示，氯胺酮的作用呈現 “正常化 + 新增重構” 的雙重模式：一方面回調了應激導致的特定頻段超連接，恢復了受損的網絡整合功能；另一方面還引發了更高頻段的連接下調，以及多層聚類系數等未受應激影響的拓撲指標下降。
局部節點層面呈現顯著的區域特異性，除外側韁核（LHb）外，其余 7 個腦區的局部拓撲指標均在給藥后下降，僅 LHb 的指標反向升高，提示該腦區在氯胺酮抗抑郁過程中具備獨特的核心調控作用。三類狀態的 SVM 多分類進一步驗證了網絡特征的區分效能。
因此，氯胺酮通過全局網絡重置打破病態連接模式，LHb呈現獨特的反向調控。
氯胺酮的腦網絡效應，和腸道菌群有關系嗎？
研究同步采集小鼠結腸內容物，通過16S rRNA 測序分析腸道菌群組成，探索腸腦交互關聯。
結果顯示，慢性應激降低了腸道菌群的 α 多樣性、改變了群落結構，而氯胺酮處理可逆轉這一菌群失調狀態。通過 LEfSe 分析與組間檢驗，篩選出 6 個在氯胺酮組特異性富集的菌屬，其中多個類群已被證實與短鏈脂肪酸產生相關。
進一步分析發現，菌群多樣性及關鍵菌屬豐度與腦網絡全局拓撲指標顯著相關，且存在雙向介導效應：腸道菌群變化可能介導氯胺酮誘導的腦網絡重塑，同時腦網絡拓撲改變也可能參與調控腸道菌群組成。這提示氯胺酮的抗抑郁效應可能部分通過腸腦軸通路實現，大腦與腸道間存在雙向的功能聯動。
因此，氯胺酮逆轉應激誘導的菌群失調，菌群與腦網絡存在雙向介導關聯。
一張圖看懂：氯胺酮如何重置抑郁大腦的網絡？
本研究刻畫了慢性社交應激下全腦網絡的病理異常特征，闡明了氯胺酮全局網絡重置 + 外側韁核特異性調控的作用模式，驗證了腸道菌群與腦網絡拓撲的雙向介導關系，深化了對抑郁癥病理機制與氯胺酮抗抑郁原理的認知。
正常狀態
腦網絡處于整合-分離平衡 → 各頻段連接適度 → 大腦靈活可調
慢性應激
特定頻段（7-30Hz）超連接 → 網絡過度整合、靈活性↓ → 思維僵化、情緒固著
氯胺酮干預
正常化：回調應激導致的超連接
新增重構：下調其他頻段連接 → 全局簡化 → 打破病態穩定模式
小編寄語：
天津醫科大學團隊發現，抑郁狀態下的大腦會出現“超連接”，表現為不同腦區之間連接太多、太密，導致大腦無法靈活切換狀態。氯胺酮的作用是打亂過度的連接模式，讓大腦重新找到平衡。這個過程可能還通過腸-腦軸與腸道菌群形成雙向對話。
從臨床角度看，FMBFN框架提供的網絡特征還可能成為預測氯胺酮療效的腦網絡標志物。
https://doi.org/10.1038/s42003-026-10606-0
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