抑郁癥病人靜息態磁共振研究進展

一、個前景區功能網絡標準網絡（mn）由馬克赫爾（macurchaule）開發。根據之前的大量研究，局部腦區域網絡（包括楔前葉、后扣除帶皮質、內側前葉皮質、內側、側、下葉皮質等部位）激活于任務刺激，但在靜息狀態下，腦區域網絡具有高度的功能關系。靜息態被認為是默認網絡的腦活動,指個體在覺醒、警覺但不涉及注意及任務執行時腦的一種狀態(Raichle,2001)。在任務執行期間,默認網絡活動是減弱的,任務要求越高,去激活越強。在默認網絡下,僅僅保持基本的,簡單的感覺任務,僅僅需要很少的注意參與。在靜息狀態功能磁共振成像中,神經生理指數是血氧水平依賴信號(bloodoxygenlevel-dependent,BOLD),這種信號在靜息腦顯示為低頻自發振蕩(<0.1Hz),在遠離的兩個腦區之間存在時間的同步性,而與心臟及呼吸偽影無關。這種低頻的血氧水平依賴信號間接的反映了靜息態的腦活動(Sonuga-BarkeandCastellanos,2007)。目前較公認的靜息態默認網絡包括:扣帶回后部皮層、楔前葉、前額葉內側皮層等?？蹘Щ睾蟛科釉谇榫坝洃浘幋a起作用。楔前葉是靜息態代謝率最高的去激活腦區。楔前葉的功能包括視空間意象、情景記憶提取、自我處理以及意識等方面。腹內側前額葉參與情緒處理及情景記憶的提取。背內側前額葉皮層參與自發的、任務相關的自參照或內省定向的思維活動的處理。總之,該功能網絡與情景記憶的提取、對周圍環境和自我內省狀態的監控以及持續進行的認知和情感過程有關。關于默認網絡在精神疾病中機制假說包括:(1)任務執行過程中默認網絡的干擾作用;(2)任務網絡與默認網絡的拮抗模式的改變;(3)默認功能網絡的功能連接的改變;(4)默認網絡激活模式的改變等。二、腦連接的功能結構分析方法靜息狀態腦網絡的研究,多采用功能連接的方法,功能連接指兩個空間上遠離的腦區之間的時域相關性。主要有兩種方法用來描述各腦區之間的功能連接:一種是獨立成分分析法(independentcomponentanalysis,ICA),一種是感興趣區(region-of-interest,ROI)分析法。ICA僅能得到網絡的空間分布,卻不能度量腦區之間的連接強度。ROI法可以度量兩個腦區功能連接的強度,從而彌補了ICA法的缺點。ROI的選取通常是基于先驗的解剖知識或認知任務的激活區來選擇,選取位置、大小和形狀不同,得出的結果也會不同。另外、還有局部一致性分析法(ReHo),低頻振幅的方法(ALFF)、“擬合優度模式”(goodnessoffitmodel),更好的發揮了獨立成分分析法的功能。最近小世界網絡(smallworldnetwork,SWN)模型被用來研究腦網絡連接。該模型認為大腦是一個由功能連接腦區組成的復雜動態系統,腦區之間功能連接具有小世界拓撲特性,其內部有著高度集聚的子網絡,并且有著很高的整體連接水平。SWN高度局部聚類系數和較短的平均路徑長度,與大腦信息處理中的功能分離與功能整合相對應,非常適用于靜息態大腦功能網絡連接的研究。三、老年抑郁癥患者腦靜息態功能連接改善臨床近年來,對精神障礙的靜息態功能磁共振的研究越來越多,較多的研究集中在阿爾采末氏病(AD)、兒童多動癥(ADHD)、精神分裂癥、孤獨癥、癲癇、抑郁癥、焦慮癥、多發性硬化及疼痛等。不同的神經精神疾病默認網絡功能連接不同。本文重點綜述了近年國內外關于抑郁癥靜息腦功能磁共振相關研究。關于抑郁癥的研究,目前多基于解剖學上大腦情感調節環路選擇興趣區或分析腦局部一致性區域。采用fMRI及PET方法,發現抑郁癥病人杏仁核、腹側紋狀體(VST)、背內側丘腦(DMTHAL)活性增強。其他腦區如島葉、海馬及旁海馬區活性也增強。相反,某些皮質區域,特別是膝前前扣帶皮質(pgACC)及腹側前扣帶皮質(vACC)、內側前額葉前部、眶額葉(OFC)及背側前額葉(DLPFC)功能減弱。以上區域涉及到皮質邊緣葉與情緒調節有關的區域。Nautail早在1972年提出抑郁癥的神經病理環路,即邊緣系統—皮質—紋狀體—蒼白球—丘腦環路。Jaracz和Rybakowski認為,該環路在情緒的調控和抑郁癥的發病機制中起重要作用。另有學者提出類似的皮質邊緣葉情緒調節環路(MRC):前扣帶—紋狀體—蒼白球—丘腦—杏仁核環路。Anand等首先報道了抑郁癥病人靜息狀態連接結果。采用假說驅動、基于ROI的方法發現抑郁癥患者背前扣帶回(Brodmann24區)與其他3個區(丘腦、杏仁體、蒼白球)之間的靜息態連接減少。以往PET對腦功能活動的研究較一致認為老年抑郁癥緩解期病人可能存在特異性局部代謝異常,主要表現在前扣帶、眶額葉皮層及內側丘腦代謝增強及在誘導的悲傷期間膝前前扣帶代謝減弱。Peng等(2011)對16例抑郁癥及16例健康對照進行對比,發現左丘腦,左顳葉,左小腦后葉局部一致性降低。Sheline等(2010)比較18例抑郁癥與17例對照組發現雙側DMPFC增強認為在背側的功能聯結異常是情緒失調的基礎。Yuan2008年用局部一致性的方法對18名緩解期老年抑郁癥病人與14名健康對照組作fMRI靜息態的研究。結果顯示緩解期的老年抑郁主要表現在額葉顳葉及頂葉的ReHo值減弱。Yao等2009年采用局部一致性的方法,發現與健康組對照,抑郁病人右側眶額葉皮質、右側梭狀回、右腹側前扣帶回及左背側前扣帶回,右后扣帶回,左豆狀核及右島葉局部一致性減弱。Anand2009年對未經治療的雙相障礙及單相抑郁的腦靜息態功能磁共振成像進行了研究,11名雙相障礙的病人(BD),與15例單相抑郁病人(MDD)及15例健康被試進行對照研究。選擇膝前前扣帶pgACC(該區位于胼胝體膝前,Brodmann24區)為興趣區,研究結果顯示BD病人膝前前扣帶皮質(pgACC)與左右側背內側丘腦的連接顯著減弱,在MDD病人中結果相似。另外,BD病人pgACC與左右杏仁核及左蒼白球紋狀體的連接減弱。Cullen研究了28例青少年被試(14例抑郁病人,14例健康對照),興趣區選擇在膝下ACC、杏仁核及膝上ACC,結果顯示伴抑郁癥青少年存在功能連接減弱,主要在基于膝下ACC的神經網絡,包括膝上ACC(BA32)、右內側前額葉(BA10)、左下前額葉皮質(BA47)及左上前額葉皮質(BA22)、顳上回(BA22)及島葉(BA),與健康組對比,MDD青少年膝下ACC功能連接減弱。Greicius2007年對28例MDD與20健康對照組采用獨立成分分析方法,顯示在抑郁癥病人膝下扣帶與丘腦功能連接增加。在所有連接增加的區域,抑郁的病程僅與膝下扣帶功能連接增加呈正相關。以前Mayberg等研究發現難治性抑郁癥患者膝下扣帶的糖代謝增加,并且這個區域對深部腦刺激治療抑郁有效。研究發現難治性抑郁得到有效治療后,該區的糖代謝減少。另有研究顯示抑郁癥病人用舍曲林治療后內側丘腦及背側前扣帶連接恢復正常。Lui等(2011)比較了32非難治性抑郁,28例難治性抑郁及48例健康對照,發現非難治性抑郁病人均表現降低的聯結在ACC,前額葉,海馬,島葉;而難治性抑郁表現降低的聯結在前額葉及丘腦。非難治性抑郁較難治性抑郁表現左側杏仁核-前扣帶及右側島葉-契前區聯結降低。國內劉想林等2008年對16例重性抑郁病人和16例健康對照組靜息態功能磁共振研究,結果顯示,重性抑郁癥患者的雙側額上回、雙側額中回、雙側額葉內側回、雙側中央旁小葉、右頂下小葉、雙側中央后回、右楔狀葉、左枕中回、左語言中樞、左顳上回、右顳中回、右扣帶回、右殼核的ReHo較正常人顯著降低。劉志芬等2008年對15例首發未治療的抑郁癥病人、年齡、性別等相匹配的15例一級親屬及15例健康對照組采用結合局部一致性(ReHo)與低頻振幅(ALFF)兩種處理方法對數據進行分析,結果發現抑郁癥組、一級親屬組分別與對照組比較時,在右島葉、左小腦前葉、左海馬旁回均顯示出Reho值顯著減低;抑郁組、一級親屬組分別與對照組比較時,在左中央前回(額葉)、左中央后回(頂葉)均顯示出ALFF顯著減低;抑郁組與對照組比較時,左中央前回(額葉)、左中央后回(頂葉)、左海馬旁回及左小腦前葉的Reho、ALFF值均顯著減低。王麗等2008年對27例重性抑郁癥患者(MDD)及年齡、性別、教育程度相匹配的健康人進行對照研究發現,抑郁癥組雙側額中回、右額下回、右顳上回、左前扣帶回、右后扣帶回、右島葉、雙側豆狀核、雙側屏狀核、左尾狀核有更高的ReHo。姚志劍等2008年對抑郁癥靜息態默認狀態網絡內功能連接進行了初步探討,選擇前額中部、前扣帶回腹側、后扣帶回與楔前葉為感興趣區,結果顯示患者組雙側前額中部與楔前葉、側后扣帶回與前額中部、右后扣帶回與楔前葉、雙側扣帶回腹側與前額中部的功能連接減低。呂粟等2011年等比較了28例難治性抑郁癥患者,32例非難治性抑郁癥及48例健康對照神經網絡的靜息態,采用種子點方法分析神經網絡,選取13個與抑郁癥相關的腦區作為種子點,結果發現難治性與非難治性抑郁具有不同的神經網絡,難治性抑郁患者的神經網絡損傷主要集中于額葉丘腦環路,而非難治患者主要集中于邊緣系統-紋狀體-丘腦環路。朱雪玲等2011年對首發未服藥抑郁癥靜息態默認網絡研究發現與正常對照比較,抑郁癥患者的默認網絡呈現前部升高后部降低的模式:即背部額內側回、腹部額內側回和腹部前扣帶回功能連接升高,楔前葉和后扣帶回、角回功能連接減低等。綜上所述,以上研究局部一致性腦區及興趣區,涉及前額葉、頂葉、枕葉、島葉、顳葉、丘腦、杏仁核、豆狀核、尾狀核等廣泛的皮質、皮質下、邊緣葉等區域,這些腦區大多處于通常認為的抑郁癥神經環路,該腦區功能的失衡與靜息態默認網絡通常涉及的腦區如扣帶回后部皮層、楔前葉、前額葉內側皮層等部位的聯系,共同解釋抑郁癥的部分病理機制。另外部分研究發現除了以上情感神經環路涉及的腦區,小腦的靜息態功能也發現異常,值得關注。另外,基于種子點神經網絡的方法,小世界網絡等方法得到運用,較一致的發現位于皮層-邊緣情感調節網絡及默認網絡腦區的功能異常。目前研究存在的問題及局限性:目前國內、外關于抑郁癥靜息態fMRI研究存在的問題有:(1)對抑郁癥靜息態下腦功能還需更深入的探索,積累經驗;(2)部分研究對象服用抗抑郁藥對靜息態腦神經功能可能存在干擾;(3)所報道的研究樣本普遍偏小;(4)分析方法不同及分析方法的不斷發展,給不同研究之間的比較帶來困難;(5)同一種方法,區域定位不同結果差異較大;(6)目前的研究均基于情緒調節環路展開或對結果進行解釋,較少從其他角度去解釋抑郁癥靜息態腦功能異常。(7)腦靜息態存在性別差異,同一疾病不同年齡階段的靜息態也存在差異,這些影響因素在結果的解釋中中應多關注。將來的研究方向:1)將各種分析方法有效結合,如對ROI、ICA、ReHo、ALFF等方法取長補短;2)采用更先進的分析方法,及對信噪比的繼續改善,如采用更長時間序列和高范圍掃描,通過隔離和消除偽信號等;3)采用先進的統計學方法如探索性結構方程模型、多元線性回歸等,根據敏感性和特異性選擇最優化