抑郁癥的腦功能磁共振影像學研究

1、作者單位 :650000昆明醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院精神科 通訊作者 :許秀峰 E -mail :xfxu2004抑郁癥的腦功能磁共振影像學研究范洪峰 綜述 許秀峰 程宇琪 審?！菊?功能性磁共振成像能夠?qū)δX組織進行實時功能顯像 , 可以顯示抑郁癥患者有關腦區(qū)功能活動和神經(jīng)通路的變化 , 還可作為一種評估藥物療效及探討藥物治療機制的手段 。 本文就近年來研究進展作一綜述 。 【關鍵詞】 抑郁癥 腦功能 腦影像學 【中圖分類號】 R749. 4 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009-7201(2009 -01-0070-03 抑郁癥是一種嚴重損害人類健康的高發(fā)精神疾 病 , 臨床表現(xiàn)主要為情

2、緒低落 , 思維遲緩 , 興趣喪失 , 精 力缺乏 , 以及許多軀體癥狀如早醒 、 晝重夜輕 、 食欲減 退以及體重減輕 、 性欲減退等 。其發(fā)病率呈逐年上升 趨勢 。 全球報道的年發(fā)病率從 1%6%不等 1測至 2020年時 , 病 , 它給患者本人 、 家庭 、 的負擔 。 因此 , , 具 體機制仍不清楚 。近年來功能影像學技術(shù)迅速發(fā)展 , 將神經(jīng)系統(tǒng)血流 、 血氧消耗和神經(jīng)代謝活動的檢測與 高分辨率成像技術(shù)相結(jié)合 , 可以對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行 形態(tài)與功能相結(jié)合的顯像研究 , 為精神疾病的病因研 究提 供 了 新 思 路 。功 能 性 磁 共 振 成 像 (f unctional magn

3、etic resonance imaging ,f MRI 是上世紀九十年 代以來影像學的一項新發(fā)展 , 能夠在進行神經(jīng)心理測 驗的同時對腦組織進行實時功能顯像 , 可以顯示抑郁 癥患者有關腦區(qū)功能活動和神經(jīng)通路的變化 , 還可作 為一種評估藥物療效及探討藥物治療機制的手段 。 本 文就近年來抑郁癥的 f MRI 研究進展作一介紹 。1 f MRI 的成像原理 、 成像技術(shù)在各種功能影像學技術(shù)中 ,f MRI 技術(shù)是以脫氧 血紅蛋白的順磁性敏感效應為基礎的成像技術(shù) 。 人體 血液中的血紅蛋白是抗磁性物質(zhì) , 脫氧血紅蛋白是順 磁性物質(zhì) 。 人腦在接受各種感覺刺激 、 執(zhí)行運動 、 進行 思維

4、、 記憶及情緒體驗等精神活動時 , 腦部特定區(qū)域會 出現(xiàn)血流動力學變化 , 如在接受視覺 、 聽覺或觸覺等外 界特定刺激后其相應的皮質(zhì)功能區(qū)被激活 , 出現(xiàn)局部 腦血流量 (regio n cerebral blood flood ,rCB F 增加 , 持 續(xù) 35秒 。這種 rCB F 增加造成局部氧合血紅蛋白 增加 , 但局部氧耗量增加不明顯 , 即脫氧血紅蛋白相對 減少 , 使局部磁化率發(fā)生改變 , 在 MRI 的 T2加權(quán)相 出現(xiàn)局部信號增加 。與 PET 和 SPECT 相比 ,fMRI 技術(shù)能直接顯示激活腦區(qū)的部位及程度 , 實現(xiàn)了功能 與結(jié)構(gòu)的充分融合 , 圖像的空間 、 時間

5、分辨率高 , 重復 性好 , 對人體無離子輻射創(chuàng)傷性 。 fMRI 針對腦血流變化 , 利用對磁化率敏感的快速高分辨率梯度回波磁 共振成像序列 (gradin echo , 或平面回波成像序 列 (, EPI , 信號 幅度變 化 , , 識別功能 、 , 從而研究 不同腦 區(qū)的 功能 。 具有很好的時間和空間分辨率 , 無需注射放射 性造影劑 , 可多次激活采集平均值 , 可選擇時間窗 , 使 腦斷層影像與血流動力學變化在時間上一致 。 目前臨 床多用 1. 53. 0T 的磁共振機和 EPI 序列快速成像 技術(shù) 。2 抑郁癥腦功能磁共振 (f MRI 研究2. 1 任務態(tài) fMRI 研究經(jīng)

6、典任務態(tài) fMRI 研究側(cè)重于探討抑郁癥的偏向 性情緒處理與認知功能缺損的異常腦功能基礎 , 此類 研究多采用組塊 (blook 設計或事件相關設計 , 誘導受 試者進行情緒相關性刺激體驗的腦 fMRl 掃描 , 多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者在前額葉 、 邊緣葉 、 扣帶回 、 下丘腦 、 海馬 、 杏仁核及蒼白球等區(qū)域激活異常 2,3,4。 2. 1. 1 抑郁癥情緒處理過程的 f MRI 研究情緒處理在環(huán)境適應中有重要作用 , 情緒處理過 程包括評價 、 經(jīng)歷和表達 , 情緒評價有助于建立適應性 的行為 。 有關研究提示杏仁核 、 扣帶回和額葉皮質(zhì)是 情緒加工的重要腦區(qū) 。 Ueda Kazut

7、ake 等研究發(fā)現(xiàn)正 常人左額葉活動與正性信息加工有關 , 右額葉活動與 負性信息加工有關 , 杏仁核和前扣帶回調(diào)節(jié)傳入的負 性信息以便建立適應性反應 , 提示前扣帶回和杏仁核 是對信息的情緒意義進行評價的重要腦區(qū) 5。 神經(jīng)心 理學研究已證實抑郁癥患者的情緒處理過程異常 , 對 負性情緒刺激的敏感性與重性抑郁的發(fā)展及癥狀的持 續(xù)有關 ,Mitterschifft haler 對 17例未予治療的重性抑 郁患者和相匹配的健康對照者的 St roop task 研究中 , 呈現(xiàn)不同顏色的悲傷和中性詞匯 , 并在進行 f MRI 掃 描的同時要求他們指出詞的顏色 , 獲得語言反應的 f MRI 序

8、列 。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑郁患者從中性到悲傷詞的反 應時間較對照組明顯增加 。 患者左側(cè)前扣帶回皮質(zhì)喙 部和右側(cè)楔前葉在悲傷詞匯刺激時的 f MRI 數(shù)據(jù)較健7康組明顯增強 。 前扣帶回皮質(zhì)喙部的激活與負性詞明 顯相關 , 說明抑郁患者情感協(xié)調(diào)過程的異常 6。2. 1. 2 抑郁癥認知功能損害的 f MRI 研究抑郁癥的認知理論認為負性刺激的強化過程是抑 郁產(chǎn)生和保持的原因 , 研究發(fā)現(xiàn)抑郁患者對負性刺激 比對正性及中性刺激有更快的反應 7。 Lawrence 讓 抑郁癥患者注意不同情緒的溫和 、 恐懼 、 快樂 、 悲傷面 孔 , 并記錄 fMRI 。 結(jié)果顯示 , 抑郁組前額葉皮層的活 動比正常組

9、減少 , 說明在注意任務中有額葉功能的異 常 8。 Siegle G J 等對 27名從未用藥的單相抑郁患者 和 25名正常對照者進行完成執(zhí)行功能測驗 (數(shù)字分 類 和情緒反應時腦區(qū)的功能影像學的研究 , 發(fā)現(xiàn)患者 組較正常對照組在完成情緒反應任務時呈現(xiàn)持續(xù)性的 杏仁核反應 , 在完成數(shù)字分類測驗時背外側(cè)前額葉皮 質(zhì) (Dorsolateral Prefrontal Cortex , DL PFC 活 動 降 低 , 說明抑郁癥患者在情緒反應過程中存在邊緣系統(tǒng) 的活動增加 , 在認知功能測驗的過程里存在背外側(cè)前 額葉皮質(zhì)活動的降低 ,之間的聯(lián)系減少 9。 Wagner G和 16f在對 St

10、roop -, 抑郁癥患者在扣 帶前回 (ro st ralanterior Cingulate gyrus , rAC G 和左 側(cè)背外側(cè)前額葉皮質(zhì)出現(xiàn)高活動 。 可以說前額葉的過 度活動可能反映了由于情緒狀況引起的認知干擾而加 強了 rACG 的活動 , 從而產(chǎn)生了皮質(zhì)活動的無效 10。 2. 1. 3 對治療反應的 fMRI 研究眾多研究發(fā)現(xiàn) , 有效的抗抑郁治療 , 在癥狀改善的 同時 , 必然伴隨相應的腦功能變化 。 Chi -Hua Chen , 等給 17例重性抑郁患者 (major depressive disorder MDD 每天 20mg 氟西汀連續(xù)治療 8周前進行 fM

11、RI 掃描 , 在掃描時呈給不同悲傷程度的面相視覺刺激 , 臨 床反映用 HRSD 得分進行變化評估 , 癥狀變化評分緩 解程度與 f MRI 反映腦區(qū)對悲傷面孔刺激的活性變化 顯著相關 。 癥狀的改善與前扣帶回皮質(zhì) 、 島葉 、 右顳頂 葉皮質(zhì)關系密切 。 前扣帶回功能增強與治療后殘留癥 狀明顯降低成正相關 , 基線癥狀與背側(cè)額前葉皮質(zhì) 、 前 內(nèi)側(cè)扣帶回體積和功能呈負相關 , 說明 fMRI 對腦區(qū) 功能的測量可以用來評估抑郁患者對治療的反應 11。 f MRI 可作為預測抑郁癥預后的一種輔助手段 , 通過 對情緒刺激的杏仁核反應的個體差異可以預測治療結(jié) 局 。 Canli 等在 2005

12、年研究了 16名抑郁癥患者 (9例 接受抗抑郁藥治療 8個月后事件相關 f MRI 變化 , 發(fā) 現(xiàn)基線水平的杏仁核反應強度與 8月后的 Beck 抑郁 量表 (BDI 得分呈明顯負相關 (P <0. 05 , 提示對情 緒刺激的杏仁核反應可以作為長期結(jié)局的預測指標 , 或者用來判斷病情的個體差異 。 抑郁發(fā)作期對情緒刺 激杏仁核反應較強的患者 , 預后可能較好 。杏仁核反 應弱的患者 , 應給予不同于杏仁核反應較強者的治療 方案或者綜合性的治療方案 12。此研究的臨床意義 在于 fMRI 可發(fā)現(xiàn)腦活動水平上的個體差異 , 可能預 測抑郁個體的預后 , 有助于臨床醫(yī)生制定個體化的治 療方

13、案 。 Greg J 等用認知行為療法 (CB T 對 14例重 性抑郁進行干預治療 , 并進行 fMRI 掃描 , 同時觀察 8周后癥狀嚴重度的減分率 , 結(jié)果發(fā)現(xiàn)杏仁核的改變顯 著 , 與癥狀減分率具有相關性 , 右側(cè)杏仁核對負性詞匯 的持續(xù)反應與治療后癥狀較基線的癥狀改善明顯相 關 , 其活性反應了對治療的敏感性 13。2. 1. 4 抑郁癥大腦情感調(diào)節(jié)環(huán)路的 fMRI 研究 眾多腦功能影像研究揭示抑郁癥患者存在情感調(diào) 節(jié)環(huán)路的功能異常 , 提示抑郁癥狀不是單純的某個腦 區(qū)的功能異常 。 Amit Anand 等對 15例未經(jīng)治療的首 發(fā)單相抑郁與 15例相匹配的健康對照者給予負性及 中

14、性情緒圖片刺激并完成認知組塊設計任務 , 然后進 行 f MRI 掃描 , 獲得低頻率 BOLD 相關波動數(shù)據(jù) (L F 2 B F , 隨后 , 在靜息狀態(tài)及暴露于中性 、 積極和負性圖 片穩(wěn)定的狀態(tài)下獲得低頻率 BOLD 相關波動數(shù)據(jù) , 計 算前扣帶回皮質(zhì)和邊緣區(qū) , 殼核 紋狀體和 L 邊 邊緣 , 、 積極及 邊緣系統(tǒng)之間 L FBF 相關性較 健康對照者下降 , 說明皮質(zhì)對邊緣系統(tǒng)活性的調(diào)節(jié)作 用下降 , 皮質(zhì) 邊緣系統(tǒng)之間功能和連接性的不平衡 可能是抑郁癥的病理生理學基礎 14。2. 2 靜息態(tài) fMRI 研究靜息態(tài) f MRI (resting -state fMRI 是讓受試

15、者 處于安靜閉眼 、 相對放松休息狀態(tài)時進行腦 f MRI 掃 描 , 消除了任務態(tài)研究中受試個體執(zhí)行任務情況差異 對研究結(jié)果的影響 。 Biswal 發(fā)現(xiàn)通過靜息態(tài) fMRI 掃 描 , 可以獲取不同腦區(qū)自發(fā)的低頻率活動波 , 亦稱腦功 能基線信息 15, 可以反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)基礎狀態(tài)下的 自發(fā)功能活動 16。 在神經(jīng)生理學領域 , 靜息態(tài)己經(jīng)用 于探討運動皮層 、 視覺皮層 15,17, 及皮層下如丘腦 18、 海馬 19等腦區(qū)間的功能聯(lián)系網(wǎng)絡 。這種功能網(wǎng)絡在 注意 、 注意轉(zhuǎn)換和意識狀態(tài)轉(zhuǎn)換等過程中起重要作用 。 現(xiàn)有的抑郁癥患者靜息態(tài) f MRI 研究 , 也主要探討患 者基礎腦功能

16、網(wǎng)絡的異常特征 14,20。人腦的前額葉 皮層 、 前扣帶回 、 島葉 、 丘腦 、 杏仁核 、 旁紋狀體及海馬 等腦 區(qū) 在 情 緒 認 知 調(diào) 節(jié) 過 程 中 形 成 功 能 調(diào) 節(jié) 環(huán) 21,22。 Anand 的 f MRI 研究發(fā)現(xiàn) , 抑郁癥患者前扣 帶回對皮層下的情緒環(huán)路調(diào)控功能減弱 , 文拉法辛治 療可以增強前扣帶回的調(diào)控作用 , 抑郁癥狀的緩解與 該調(diào)控功能增強相關 14,20。 Michael D 等用 f MRI 對 28例抑郁患者特殊靜息態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡 (默認狀態(tài)網(wǎng)絡 包括內(nèi)側(cè)前額葉和前扣帶回皮質(zhì) 進行研究 , 檢測重癥 抑郁患者和健康受試者在靜息態(tài)默認狀態(tài)網(wǎng)絡的功能 連接

17、 , 發(fā)現(xiàn)在靜息態(tài)默認狀態(tài)網(wǎng)絡的扣帶回皮質(zhì)膝部 和丘腦功能連接在抑郁組明顯增強 , 抑郁組病程與扣 帶回皮質(zhì)膝部功能連接成正相關 , 證實以前發(fā)現(xiàn)的獨 立代謝亢進區(qū)是異常神經(jīng)網(wǎng)絡的一部分 。 抑郁難治性 和網(wǎng)絡中扣帶回皮質(zhì)膝部功能連接的相關性表明大量 的靜息態(tài) f MRI 測量可以指導個體治療 23。 Y onggui Yuan 等在對 18例緩解期老年抑郁患者 (R GD 的一 項研究中 , 運用局部一致性 (Re Ho 方法分析靜息狀態(tài) 下 Bold -fMRI 的數(shù)據(jù)并進行神經(jīng)心理測驗 , 結(jié)果發(fā)17現(xiàn)患者額葉 、 顳葉 、 頂葉及枕葉有散在的 Re Ho 降低 , 其增高主要存在于殼核

18、 、 額葉及頂葉 , 與執(zhí)行功能成顯 著負相關 。 證明 R GD 患者右側(cè)殼核和左側(cè)額上回與 執(zhí)行功能的精神病理學和病理生理學有關 24, 與文獻 報道重性抑郁前額葉 、 顳葉 、 頂葉及扣帶回皮質(zhì)區(qū)代謝 活性降低相一致 25。就目前對抑郁癥的研究來看 , 靜息態(tài)可以反應腦 區(qū)的基礎狀態(tài)的功能 , 能從腦的能量代謝與活性的關 系研究腦功能神經(jīng)環(huán)路的異常與否 , 消除了任務態(tài)研 究中受試個體執(zhí)行任務情況差異對研究結(jié)果的影響 , 具有試驗的可重復性及實驗結(jié)果的可驗證性 。 但目前 靜息態(tài)的研究較任務態(tài)少的多 , 可能與靜息態(tài) fMRI 數(shù)據(jù)的處理技術(shù)有關 。隨著醫(yī)學影像技術(shù)的飛速發(fā) 展 , 將有

19、更多的新方法可以用來研究抑郁癥靜息態(tài)的 f MRI , 這將對腦區(qū)間功能連接異常與抑郁癥發(fā)病機制 及對治療的反映和預后有著非常重要的臨床意義 。 通 過研究藥物治療對腦區(qū)功能連接的影響 , 可以對個體供依據(jù) ,參考文獻1 Kessler RC , , al. 2 gy of major results f rom the National Comorbidity Survey .J AMA , 2003,289:3095 -31052 Davidson RJ , IrwinW , Anderle MJ , et al. The neural sub 2 strates of affective

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