抑郁癥患者情緒圖片刺激早期低頻腦磁圖研究

1、·論著·抑郁癥患者情緒圖片刺激早期低頻腦磁圖研究閆偉,謝世平,鐘元,黃清玲,王沛弟,楊露,顧建紅摘要:目的:探討抑郁癥患者給予視覺(jué)情緒圖片刺激早期0 100ms、100 200ms、200 300ms3個(gè)時(shí)段8 30Hz的神經(jīng)磁場(chǎng)激活特征。方法:8例抑郁癥患者及12例健康右利手對(duì)照者,在給予國(guó)際情緒圖片庫(kù)(IAPS正性、中性、負(fù)性情緒圖片刺激同時(shí)記錄腦磁圖信號(hào),使用SPM8b軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析:設(shè)兩樣本t檢驗(yàn)P001(未校正和K值10個(gè)體素范圍為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果:與對(duì)照組相比,抑郁組在正性情緒圖片刺激下,100 200ms內(nèi)的左側(cè)額下回,右側(cè)的終板旁回、額內(nèi)側(cè)回、海馬回

2、激活增強(qiáng)。在中性情緒圖片刺激下,抑郁組在0 100ms的右側(cè)豆?fàn)詈?、島葉、額上回,左內(nèi)側(cè)額葉,100200ms內(nèi)的右側(cè)島葉、豆?fàn)詈藲ず思捌翣詈?左側(cè)額下回、額上回、顳上回,200 300ms內(nèi)的右側(cè)島葉、豆?fàn)詈?、尾狀核體激活增強(qiáng)。負(fù)性情緒圖片刺激下抑郁組在0 100ms內(nèi)的右側(cè)顳上回、島葉、尾狀核頭部、額中下回激活增強(qiáng),100 200ms內(nèi)的右側(cè)額中回、尾狀核體,200 300ms內(nèi)右額下回激活增強(qiáng)。此外還比較一致的發(fā)現(xiàn)抑郁組在楔前葉、后扣帶回等頂葉腦區(qū)激活降低。結(jié)論:抑郁個(gè)體起注意調(diào)節(jié)功能的頂葉腦區(qū)如楔前葉功能不足,對(duì)視覺(jué)皮質(zhì)向前部腦區(qū)情緒信息顳葉底部傳遞通路抑制不足,腹側(cè)前額皮質(zhì)、島葉過(guò)度

3、的激活,可能是抑郁癥的一個(gè)發(fā)病基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:抑郁癥;腦磁圖;情緒;國(guó)際情緒圖片庫(kù)中圖分類(lèi)號(hào):R7494文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-3220(201004-0223-04The neural substrate during early stage processing of emotional picture stimuli in major depression:alow frequency magnetoencephalography study YAN Wei,XIE Shi-ping,ZHONG Yuan,HUANG Qing-ling,WANG Pei-di,YANG Lu,G

4、U Jian-hongMedical School of Nanjing University,Nanjing,210093,ChinaAbstract:Objective:To explore the neural substrate of major depression during early stage(0 100ms,100 200ms,200 300msprocessing of emotional picture stimuli using low frequency Magnetoencepha-lography(MEGMethod:Eight depressive pati

5、ents and twelve right-handed healthy individuals were silent-ly viewing positive,neutral,negative emotional pictures from International Affective Picture System(IAPSDatawas collected using MEG and analyzed using SPM8b softwareTwo sample t-test was used to find the differenceof brain activation,voxel

6、s with a P value001(uncorrectedand cluster size10voxels were determined sig-nificant differenceResults:Compared to controls,during positive picture presenting,depressive patientsshowed increased activity in left inferior frontal gyrus,right subcallosal gyrus,right medial frontal gyrus,rightparahippo

7、campal gyrus in100 200msWhile neutral picture presenting,depressive patients exhibited in-creased brain activity in right lentiform nucleus,right insula,right superior temporal gyrus,left medial frontal gy-rus in0 100ms;increased activation in right insual,right lentiform nucleus,right claustrum,lef

8、t inferior andsuperior frontal gyrus in100 200ms;increased activation in right insula,right lentiform nucleus,right claus-trum in200 300msDuring negative picture presenting,depressive subjects showed increased activity in rightsuperior temporal gyrus,right insula,right caudate head,right middle and

9、inferior frontal gyrus in0 100ms;in-creased activity in right middle temporal gyrus,right caudate body in100 200ms,increased activity in rightinferior frontal gyrus in200 300msAlso we find coincident activity in the parietal cortex such as precuneus,posterior cingulate gyrusConclusion:Parietal corte

10、x such as precuneus which has function to modulate atten-tion is impaired in depressive patients,and it cant suppress the pathway from visual cortex to frontal cortex dur-ing emotional processing,more emotional information arrived at ventral frontal cortex,insula and so on,this hy-pothesis maybe pat

11、hophysiology of major depressive disorderKey words:major depressive disorder;magnetoencephalography;emotion;International affectivepicture system作者單位:210093南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院(閆偉;南京醫(yī)科大學(xué)附屬腦科醫(yī)院精神科(閆偉,謝世平,王沛弟,影像科(鐘元,黃清玲,腦磁圖(楊露,顧建紅通訊作者:謝世平,E-Mail:xieshipingmedmailcomcn既往功能影像學(xué)研究認(rèn)為抑郁癥患者對(duì)情緒信息有感知評(píng)價(jià)作用的腹側(cè)前額皮質(zhì)、島葉等腦區(qū)過(guò)度激活,而

12、起情緒調(diào)節(jié)作用的背側(cè)前額皮質(zhì)等腦區(qū)功能不足是抑郁癥發(fā)病基礎(chǔ)1。本研究使用高時(shí)空分辨率的腦磁圖(magnetoencephalography,MEG技術(shù),以國(guó)際情緒圖片庫(kù)(international affective pictures system,IAPS2正性、中性、負(fù)性3類(lèi)圖片為情緒誘導(dǎo)材料,研究抑郁癥患者情緒處理早期300ms內(nèi)8 30Hz頻段下腦區(qū)活動(dòng)特征。1對(duì)象和方法11對(duì)象111抑郁組為2009年1月至5月我院門(mén)診及住院的單相抑郁癥患者;共8例,其中男3例,女5例,年齡19 32歲,平均(25350歲,受教育年限5 18年,平均(139476年;符合中國(guó)精神障礙分類(lèi)與診斷標(biāo)準(zhǔn)第3

13、版(CCMD-3及國(guó)際疾病分類(lèi)第10版(ICD-10精神與行為障礙分類(lèi)中抑郁發(fā)作診斷標(biāo)準(zhǔn);17項(xiàng)漢密爾頓抑郁量表(HAMD17分,平均(224510分,首發(fā)7例、復(fù)發(fā)1例,2例未服藥,其余均服用5-羥色胺回吸收抑制類(lèi)藥,均未行電休克及經(jīng)顱磁刺激治療;均經(jīng)1名以上副主任醫(yī)師確診,隨訪(fǎng)6個(gè)月暫排除雙相障礙。112對(duì)照組為醫(yī)院實(shí)習(xí)生、研究生、進(jìn)修生12名;男女各6名,年齡22 29歲,平均(230193歲,受教育年限15 18年,平均(162103年,以上各項(xiàng)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均005。所有受試者均為右利手,視力、聽(tīng)力正常,無(wú)腦磁圖和磁共振檢查禁忌;無(wú)軀體疾病,近期無(wú)重大感染和手術(shù)史,抑郁組不合

14、并其他重癥精神疾病,對(duì)照組排除精神分裂癥、情感障礙、神經(jīng)癥病史,無(wú)精神疾病家族史;無(wú)成癮性和精神活性物質(zhì)依賴(lài)史,近期未服用精神類(lèi)藥。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)同意,所有受試者均明確交代實(shí)驗(yàn)情況及注意事項(xiàng)后簽署知情同意書(shū)。12方法121情緒刺激選自IAPS2正性、中性、負(fù)性情緒圖片各80張,調(diào)整大小409307像素,亮度及對(duì)比度一致,愉悅度分別為(747037、(508028、(263064,F=224529,P0001;喚醒度分別為(528088、(350071、(570077,F=17761,P0001;采用Block設(shè)計(jì),3類(lèi)情緒圖片分別呈現(xiàn),組間組內(nèi)刺激呈現(xiàn)順序隨機(jī)化;每組隨機(jī)添加1

15、0張灰色十字,白底圖片作為靶刺激,靶刺激數(shù)據(jù)分析時(shí)不使用;采用BrainX軟件播放(美國(guó)Cicinati兒童醫(yī)院腦磁圖中心提供,情緒圖片呈現(xiàn)1000ms,靶刺激呈現(xiàn)300ms,刺激間隔隨機(jī)在1500 2000ms之間以消除受試者對(duì)圖片呈現(xiàn)的預(yù)期反應(yīng);圖像經(jīng)磁屏蔽室外SANYO投影儀經(jīng)室內(nèi)2次鏡面反射投射到受試者面前的屏幕上,屏幕距雙眼50 60cm,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整至舒適為止;受試者被要求平臥于檢查床上,注意屏幕的中央,放松身體、盡量避免軀體活動(dòng),實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)為:請(qǐng)仔細(xì)觀看圖片,體會(huì)每張圖片的情緒意義,當(dāng)看見(jiàn)隨機(jī)呈現(xiàn)中的“十”字圖片時(shí),請(qǐng)用右手食指快速按鍵。122腦磁圖掃描應(yīng)用加拿大CTF/VSM27

16、5信道全頭型MEG,標(biāo)記鼻根和雙側(cè)耳前指示點(diǎn),3個(gè)專(zhuān)用定位線(xiàn)圈固定,建立頭部坐標(biāo)系,在磁屏蔽室內(nèi)進(jìn)行采集,采樣頻率1200Hz,采集刺激前1s至刺激后2s時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù),得到0 300Hz原始數(shù)據(jù),檢查過(guò)程中頭動(dòng)超過(guò)1cm數(shù)據(jù)將舍棄。123磁共振掃描用美國(guó)GE/Signa NV/I15T 超導(dǎo)型MRI,掃描前用維生素E膠丸定位,位置同腦磁圖定位線(xiàn)圈,作為腦磁圖和磁共振融合點(diǎn)。磁共振掃描選用正交頭顱線(xiàn)圈,定位像采用擾相梯度回波3D序列,翻轉(zhuǎn)角為30,重復(fù)時(shí)間30ms,回波時(shí)間17ms,厚度約15mm,無(wú)間隔,矩陣256192,激勵(lì)次數(shù)為2。124原始資料經(jīng)運(yùn)行在MATLAB2007b平臺(tái)上的SP

17、M8b軟件(http:/wwwfilionuclacuk/ spm/處理。由于受投影儀屏幕刷新率的影響,磁屏蔽室內(nèi)圖片呈現(xiàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)采集零點(diǎn)相比有25 ms的延遲,這一延遲被校正,之后截取刺激前200 ms到刺激后600ms時(shí)間段,對(duì)200ms到0ms基線(xiàn)校正,然后降頻到200Hz;磁共振解剖圖像分割,3個(gè)維生素E膠丸定位指示點(diǎn)與腦磁圖3個(gè)定位線(xiàn)圈重合,正向模型估算使用局部球體模型,再經(jīng)反向模型估算激活源位置,投射到標(biāo)準(zhǔn)頭模,分別計(jì)算刺激后0 100ms(T1、100 200ms(T2、200 300ms (T3時(shí)間段,8 30Hz頻率范圍內(nèi)的腦激活圖、最后功能激活圖像以12mm進(jìn)行圖像平滑;

18、SPM8b統(tǒng)計(jì)處理,兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),設(shè)定P001(未校正,K10個(gè)體素(10mm3的區(qū)域激活有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。MNI坐標(biāo)經(jīng)icbm_spm2tal插件(http:/brain-maporg/icbm2tal/轉(zhuǎn)換為T(mén)alairach坐標(biāo),使用Ta-lairach Daemon軟件(http:/wwwtalairachorg/dae-monhtml確定腦區(qū)。2結(jié)果結(jié)果見(jiàn)表1、2、3。T1、T2、T3分別表示刺激后0 100ms、100 200ms、200 300ms3個(gè)時(shí)間段。3討論既往腦電圖的研究多集中于P300成分上,對(duì)刺激后300ms內(nèi)研究較少;Nandrino等3發(fā)現(xiàn)抑郁個(gè)體比正常對(duì)照在識(shí)

19、別負(fù)性詞語(yǔ)時(shí)P300振幅增大,而識(shí)別正性詞語(yǔ)時(shí)P300振幅變小,說(shuō)明抑郁個(gè)體對(duì)正表1正性情緒刺激下抑郁癥患者與對(duì)照腦區(qū)激活比較時(shí)段腦區(qū)BA Talairach坐標(biāo)X,Y,Z K值t值T1左楔前葉7,3117,79,48563292*右楔前葉7,1919,70,39442277* T2左額下回4717,10,15130289*右額終板旁回3410,2,1741287*右額內(nèi)側(cè)回2512,10,20278*右海馬旁回2812,10,11270*左楔前葉、左后扣帶回3113,41,3051317*左中央前回637,20,6428270* T3左后扣帶回3118,34,30109320*右楔前葉726

20、,77,50126267*注:BA(Brodmann Area:P001(未校正,K10個(gè)體素(vox-el為激活差異顯著;表示抑郁癥比對(duì)照激活增強(qiáng),反之為激活降低;*P001表2中性情緒刺激下抑郁癥患者與對(duì)照腦區(qū)激活比較時(shí)段腦區(qū)BA Talairach坐標(biāo)X,Y,Z K值t值T1右豆?fàn)詈?0,18,11390418*右島葉42,4,2390*右顳上回2251,10,1388*左內(nèi)側(cè)額葉2514,11,1518260* T2右島葉1343,10,22824435*右豆?fàn)詈?、殼核、屏狀?0,16,0402*左額下回4715,21,211378315*左額上回1115,56,10282*左顳上回

21、2253,10,2813277*左額下回4532,28,8189274*右楔前葉3115,48,3111293* T3右島葉1345,10,22667433*右豆?fàn)詈?尾狀核體部30,18,0420*注:同表1。*P001表3負(fù)性情緒刺激下抑郁癥患者與對(duì)照腦區(qū)激活比較時(shí)段腦區(qū)BA Talairach坐標(biāo)X,Y,Z K值t值T1右顳上回3851,12,8439287*右島葉2247,8,3279*右尾狀核頭部18,26,3441284*右額下回4723,33,5274*右額中回1125,34,12273*左楔前葉7,3115,76,491508332*右楔前葉7,3113,50,32579306

22、*右后扣帶回3130,65,1827270* T2右額中回1125,39,112037329*右尾狀核體16,21,1719315*左楔前葉7,3111,61,381448324*右楔前葉7,3113,50,3235306*右后扣帶回3115,24,3660276*右后顳中回3952,71,2042263*右頂上小葉731,52,5728258* T3右額下回4736,24,161144310*左楔前葉7,3111,72,511596317*右楔前葉7,3115,50,30776299*右后扣帶回3110,22,3844270*注:同表1。*P001性情緒刺激選擇性的反應(yīng)不足,而對(duì)負(fù)性刺激反應(yīng)

23、過(guò)敏;Kayser等4也發(fā)現(xiàn)抑郁個(gè)體給與負(fù)性圖片刺激比中型圖片刺激引起了更顯著的早期P300變化,受腦電圖空間分辨率不足的影響,這些研究只能集中于波普振幅方面的分析,未能很好的定位異?；顒?dòng)的腦區(qū)。本研究使用具有高時(shí)間空間分辨率的腦磁圖研究三類(lèi)情緒情緒圖片刺激下,早期3個(gè)時(shí)間段T10 00ms、T2100 00ms、T3200 300ms以?xún)?nèi)神經(jīng)磁場(chǎng)變化。腹內(nèi)外側(cè)前額皮質(zhì)是不同情緒信息早期感受的重要腦區(qū)1,5,抑郁癥患者在正性圖片刺激后T2時(shí)段,中性圖片刺激后T1、T2時(shí)段,負(fù)性圖片刺激后T1、T2、T3均有不同程度的激活增強(qiáng),而且負(fù)性圖片刺激下,這種激活差別持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng);還有研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者

24、扣帶回前膝下區(qū)過(guò)度激活1,其與內(nèi)側(cè)額葉、左額葉中下回、顳上回的功能連接障礙6,經(jīng)過(guò)治療的抑郁個(gè)體扣帶回前膝下腦區(qū)激活減低5,本實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)抑郁組在正性圖片刺激下T2時(shí)段,中性圖片刺激下的T1時(shí)段扣帶回前膝下區(qū)激活增強(qiáng),而且這種差別右側(cè)占優(yōu)勢(shì);島葉位于大腦半球的中心部位,與其他腦區(qū)如感覺(jué)皮質(zhì)、扣帶回、前額葉等都有著廣泛的聯(lián)系7,島葉的功能異常是抑郁癥的另一個(gè)發(fā)病基礎(chǔ)1,7,本研究也發(fā)現(xiàn)右側(cè)島葉及與之解剖相鄰的基底核區(qū)的豆?fàn)詈恕⑽矤詈?在中性圖片刺激下T1、T2、T3時(shí)段,負(fù)性圖片刺激下的T1時(shí)段,都有激活增強(qiáng);此外本研究還發(fā)現(xiàn)顳上回中性圖片刺激下T1、T2,負(fù)性圖片刺激下的T1時(shí)段,海馬回在正性圖

25、片刺激下的T2時(shí)段激活增強(qiáng),這也與之前研究結(jié)果一致7,8。這些腹側(cè)情緒系統(tǒng)如腹內(nèi)外側(cè)前額皮質(zhì)、前扣帶回、島葉等的早期過(guò)度激活是抑郁癥的發(fā)病基礎(chǔ)1。既往研究認(rèn)為抑郁個(gè)體對(duì)正性情緒刺激反應(yīng)不足,對(duì)負(fù)性情緒刺激反應(yīng)過(guò)度3,9,而本研究結(jié)果未顯示這種明顯差別;在正性、中性、負(fù)性3類(lèi)情緒圖片刺激下,抑郁癥患者相關(guān)感受腦區(qū)均顯示出不同程度的激活增強(qiáng);說(shuō)明在情緒信息處理的早期,各種情緒信息無(wú)差別的進(jìn)入前額皮質(zhì)進(jìn)行加工處理,而抑郁癥患者在情緒刺激早期,過(guò)多情緒信息通過(guò)神經(jīng)通路傳遞到前額葉等相關(guān)腦區(qū),情緒感受腦區(qū)明顯激活,這可能是抑郁個(gè)體對(duì)日常生活中的情緒刺激過(guò)度的敏感的病理生理基礎(chǔ)。本研究還比較一致的發(fā)現(xiàn)抑郁

26、組在視覺(jué)情緒刺激時(shí)楔前葉、后扣帶回等頂葉腦區(qū)激活降低,之前的研究也發(fā)現(xiàn)這個(gè)區(qū)域在抑郁癥患者激活異常5,10,有些研究表明頂葉腦區(qū)特別是楔前葉在注意調(diào)節(jié)方面起重要作用,楔前葉和眶額皮質(zhì)協(xié)調(diào)運(yùn)作在視覺(jué)空間意向、陳述性記憶提取、自我意識(shí)過(guò)程調(diào)節(jié)方面起到重要作用11,12。另有一些研究發(fā)現(xiàn)右側(cè)的頂葉腦區(qū)在情緒刺激的感受和評(píng)價(jià)中的作用更為重要4。Moratti等13腦磁圖的研究發(fā)現(xiàn),頂葉在情緒注意調(diào)節(jié)中起到重要作用,且這種調(diào)節(jié)作用更多的受情緒喚醒度(情緒的內(nèi)在的由平靜到喚醒的程度的影響,抑郁癥患者相對(duì)于正常對(duì)照在高喚醒度(正性、負(fù)性的情緒圖片刺激下,右側(cè)顳頂腦區(qū)的激活不足,不能很好的調(diào)節(jié)高喚醒度的情緒內(nèi)

27、容,而正常對(duì)照顯示出顳頂腦區(qū)對(duì)情緒喚醒度明顯的調(diào)節(jié)作用14,15,這與本研究發(fā)現(xiàn)的頂葉腦區(qū)的激活降低比較一致,而且高喚醒度的正性、負(fù)性情緒圖片刺激比低喚醒度的中性圖片刺激激活有一定差別。本研究顯示這一起情緒調(diào)節(jié)作用的腦區(qū)定位于楔前葉、及與之相鄰的后扣帶回、頂上小葉等。本研究結(jié)果顯示,視覺(jué)情緒刺激后早期的信息處理可能存在以下神經(jīng)調(diào)節(jié)環(huán)路:楔前葉、后扣帶回外部情緒刺激視覺(jué)通路視覺(jué)皮質(zhì)前額葉、島葉外部的情緒刺激信息經(jīng)過(guò)視覺(jué)通路到達(dá)枕葉視覺(jué)皮質(zhì),然后情緒信息通過(guò)顳葉底部的神經(jīng)通路向前額葉、島葉等腦區(qū)傳遞,起情緒注意調(diào)節(jié)作用的楔前葉、后扣帶回等腦區(qū)調(diào)節(jié)與之相鄰的枕葉視覺(jué)皮質(zhì)的活動(dòng),調(diào)控顳葉底部通路向前額

28、皮質(zhì)、島葉的信息傳遞,本實(shí)驗(yàn)顯示這一調(diào)節(jié)過(guò)程在刺激早期100 ms內(nèi)就已經(jīng)開(kāi)始。正常情況下,給予高喚醒度的情緒刺激后,楔前葉、后扣帶回等腦區(qū)激活,對(duì)視覺(jué)皮質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié),抑制顳葉底部信息通路的活動(dòng),使得不至于過(guò)多的情緒信息傳遞到前額葉、島葉等情緒感受評(píng)價(jià)腦區(qū);而抑郁癥患者起情緒注意調(diào)控功能的楔前葉、后扣帶回等腦區(qū)功能不足,對(duì)視覺(jué)皮質(zhì)及顳葉底部情緒傳遞通路的抑制不足,過(guò)多高喚醒度的情緒信息傳遞到前額葉、島葉等情緒感受評(píng)價(jià)腦區(qū),導(dǎo)致如腹側(cè)前額皮質(zhì)、島葉過(guò)度的激活等,這可能是抑郁癥患者視覺(jué)情緒處理早期的病理生理基礎(chǔ)。本研究也未能發(fā)現(xiàn)杏仁核的激活差別,可能是差別在刺激300ms內(nèi)未能顯示出來(lái),還有可能是杏

29、仁核位于大腦中心區(qū)域,電磁噪聲相對(duì)較大,信噪比較低,差別未能顯示出來(lái)。Phillips等1認(rèn)為抑郁癥患者起情緒感知評(píng)價(jià)作用的腹側(cè)前額皮質(zhì)、島葉等腦區(qū)過(guò)度激活,而起情緒調(diào)節(jié)作用的背側(cè)前額皮質(zhì)等腦區(qū)功能不足是抑郁癥發(fā)病基礎(chǔ),本研究未能發(fā)現(xiàn)相關(guān)背側(cè)腦區(qū)的激活差別,可能是這一調(diào)節(jié)相對(duì)于我們發(fā)現(xiàn)的頂葉情緒注意調(diào)節(jié)晚,差異未能在300ms內(nèi)顯示出來(lái),這將是本課題下一步的研究方向。參考文獻(xiàn):1Phillips ML,Drevets WC,Rauch SL,et alNeurobiology of emotionperception II:Implications for major psychiatric

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