抑郁症的脑功能磁共振影像学研究

1、作者单位 :650000昆明医学院第一附属医院精神科 通讯作者 :许秀峰 E -mail :xfxu2004抑郁症的脑功能磁共振影像学研究范洪峰 综述 许秀峰 程宇琪 审校【摘要】 功能性磁共振成像能够对脑组织进行实时功能显像 , 可以显示抑郁症患者有关脑区功能活动和神经通路的变化 , 还可作为一种评估药物疗效及探讨药物治疗机制的手段 。 本文就近年来研究进展作一综述 。 【关键词】 抑郁症 脑功能 脑影像学 【中图分类号】 R749. 4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-7201(2009 -01-0070-03 抑郁症是一种严重损害人类健康的高发精神疾 病 , 临床表现主要为情

2、绪低落 , 思维迟缓 , 兴趣丧失 , 精 力缺乏 , 以及许多躯体症状如早醒 、 昼重夜轻 、 食欲减 退以及体重减轻 、 性欲减退等 。其发病率呈逐年上升 趋势 。 全球报道的年发病率从 1%6%不等 1测至 2020年时 , 病 , 它给患者本人 、 家庭 、 的负担 。 因此 , , 具 体机制仍不清楚 。近年来功能影像学技术迅速发展 , 将神经系统血流 、 血氧消耗和神经代谢活动的检测与 高分辨率成像技术相结合 , 可以对中枢神经系统进行 形态与功能相结合的显像研究 , 为精神疾病的病因研 究提 供 了 新 思 路 。功 能 性 磁 共 振 成 像 (f unctional magn

3、etic resonance imaging ,f MRI 是上世纪九十年 代以来影像学的一项新发展 , 能够在进行神经心理测 验的同时对脑组织进行实时功能显像 , 可以显示抑郁 症患者有关脑区功能活动和神经通路的变化 , 还可作 为一种评估药物疗效及探讨药物治疗机制的手段 。 本 文就近年来抑郁症的 f MRI 研究进展作一介绍 。1 f MRI 的成像原理 、 成像技术在各种功能影像学技术中 ,f MRI 技术是以脱氧 血红蛋白的顺磁性敏感效应为基础的成像技术 。 人体 血液中的血红蛋白是抗磁性物质 , 脱氧血红蛋白是顺 磁性物质 。 人脑在接受各种感觉刺激 、 执行运动 、 进行 思维

4、、 记忆及情绪体验等精神活动时 , 脑部特定区域会 出现血流动力学变化 , 如在接受视觉 、 听觉或触觉等外 界特定刺激后其相应的皮质功能区被激活 , 出现局部 脑血流量 (regio n cerebral blood flood ,rCB F 增加 , 持 续 35秒 。这种 rCB F 增加造成局部氧合血红蛋白 增加 , 但局部氧耗量增加不明显 , 即脱氧血红蛋白相对 减少 , 使局部磁化率发生改变 , 在 MRI 的 T2加权相 出现局部信号增加 。与 PET 和 SPECT 相比 ,fMRI 技术能直接显示激活脑区的部位及程度 , 实现了功能 与结构的充分融合 , 图像的空间 、 时间

5、分辨率高 , 重复 性好 , 对人体无离子辐射创伤性 。 fMRI 针对脑血流变化 , 利用对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 , 信号 幅度变 化 , , 识别功能 、 , 从而研究 不同脑 区的 功能 。 具有很好的时间和空间分辨率 , 无需注射放射 性造影剂 , 可多次激活采集平均值 , 可选择时间窗 , 使 脑断层影像与血流动力学变化在时间上一致 。 目前临 床多用 1. 53. 0T 的磁共振机和 EPI 序列快速成像 技术 。2 抑郁症脑功能磁共振 (f MRI 研究2. 1 任务态 fMRI 研究经

6、典任务态 fMRI 研究侧重于探讨抑郁症的偏向 性情绪处理与认知功能缺损的异常脑功能基础 , 此类 研究多采用组块 (blook 设计或事件相关设计 , 诱导受 试者进行情绪相关性刺激体验的脑 fMRl 扫描 , 多数研究发现抑郁症患者在前额叶 、 边缘叶 、 扣带回 、 下丘脑 、 海马 、 杏仁核及苍白球等区域激活异常 2,3,4。 2. 1. 1 抑郁症情绪处理过程的 f MRI 研究情绪处理在环境适应中有重要作用 , 情绪处理过 程包括评价 、 经历和表达 , 情绪评价有助于建立适应性 的行为 。 有关研究提示杏仁核 、 扣带回和额叶皮质是 情绪加工的重要脑区 。 Ueda Kazut

7、ake 等研究发现正 常人左额叶活动与正性信息加工有关 , 右额叶活动与 负性信息加工有关 , 杏仁核和前扣带回调节传入的负 性信息以便建立适应性反应 , 提示前扣带回和杏仁核 是对信息的情绪意义进行评价的重要脑区 5。 神经心 理学研究已证实抑郁症患者的情绪处理过程异常 , 对 负性情绪刺激的敏感性与重性抑郁的发展及症状的持 续有关 ,Mitterschifft haler 对 17例未予治疗的重性抑 郁患者和相匹配的健康对照者的 St roop task 研究中 , 呈现不同颜色的悲伤和中性词汇 , 并在进行 f MRI 扫 描的同时要求他们指出词的颜色 , 获得语言反应的 f MRI 序

8、列 。 结果发现抑郁患者从中性到悲伤词的反 应时间较对照组明显增加 。 患者左侧前扣带回皮质喙 部和右侧楔前叶在悲伤词汇刺激时的 f MRI 数据较健7康组明显增强 。 前扣带回皮质喙部的激活与负性词明 显相关 , 说明抑郁患者情感协调过程的异常 6。2. 1. 2 抑郁症认知功能损害的 f MRI 研究抑郁症的认知理论认为负性刺激的强化过程是抑 郁产生和保持的原因 , 研究发现抑郁患者对负性刺激 比对正性及中性刺激有更快的反应 7。 Lawrence 让 抑郁症患者注意不同情绪的温和 、 恐惧 、 快乐 、 悲伤面 孔 , 并记录 fMRI 。 结果显示 , 抑郁组前额叶皮层的活 动比正常组

9、减少 , 说明在注意任务中有额叶功能的异 常 8。 Siegle G J 等对 27名从未用药的单相抑郁患者 和 25名正常对照者进行完成执行功能测验 (数字分 类 和情绪反应时脑区的功能影像学的研究 , 发现患者 组较正常对照组在完成情绪反应任务时呈现持续性的 杏仁核反应 , 在完成数字分类测验时背外侧前额叶皮 质 (Dorsolateral Prefrontal Cortex , DL PFC 活 动 降 低 , 说明抑郁症患者在情绪反应过程中存在边缘系统 的活动增加 , 在认知功能测验的过程里存在背外侧前 额叶皮质活动的降低 ,之间的联系减少 9。 Wagner G和 16f在对 St

10、roop -, 抑郁症患者在扣 带前回 (ro st ralanterior Cingulate gyrus , rAC G 和左 侧背外侧前额叶皮质出现高活动 。 可以说前额叶的过 度活动可能反映了由于情绪状况引起的认知干扰而加 强了 rACG 的活动 , 从而产生了皮质活动的无效 10。 2. 1. 3 对治疗反应的 fMRI 研究众多研究发现 , 有效的抗抑郁治疗 , 在症状改善的 同时 , 必然伴随相应的脑功能变化 。 Chi -Hua Chen , 等给 17例重性抑郁患者 (major depressive disorder MDD 每天 20mg 氟西汀连续治疗 8周前进行 fM

11、RI 扫描 , 在扫描时呈给不同悲伤程度的面相视觉刺激 , 临 床反映用 HRSD 得分进行变化评估 , 症状变化评分缓 解程度与 f MRI 反映脑区对悲伤面孔刺激的活性变化 显著相关 。 症状的改善与前扣带回皮质 、 岛叶 、 右颞顶 叶皮质关系密切 。 前扣带回功能增强与治疗后残留症 状明显降低成正相关 , 基线症状与背侧额前叶皮质 、 前 内侧扣带回体积和功能呈负相关 , 说明 fMRI 对脑区 功能的测量可以用来评估抑郁患者对治疗的反应 11。 f MRI 可作为预测抑郁症预后的一种辅助手段 , 通过 对情绪刺激的杏仁核反应的个体差异可以预测治疗结 局 。 Canli 等在 2005

12、年研究了 16名抑郁症患者 (9例 接受抗抑郁药治疗 8个月后事件相关 f MRI 变化 , 发 现基线水平的杏仁核反应强度与 8月后的 Beck 抑郁 量表 (BDI 得分呈明显负相关 (P <0. 05 , 提示对情 绪刺激的杏仁核反应可以作为长期结局的预测指标 , 或者用来判断病情的个体差异 。 抑郁发作期对情绪刺 激杏仁核反应较强的患者 , 预后可能较好 。杏仁核反 应弱的患者 , 应给予不同于杏仁核反应较强者的治疗 方案或者综合性的治疗方案 12。此研究的临床意义 在于 fMRI 可发现脑活动水平上的个体差异 , 可能预 测抑郁个体的预后 , 有助于临床医生制定个体化的治 疗方

13、案 。 Greg J 等用认知行为疗法 (CB T 对 14例重 性抑郁进行干预治疗 , 并进行 fMRI 扫描 , 同时观察 8周后症状严重度的减分率 , 结果发现杏仁核的改变显 著 , 与症状减分率具有相关性 , 右侧杏仁核对负性词汇 的持续反应与治疗后症状较基线的症状改善明显相 关 , 其活性反应了对治疗的敏感性 13。2. 1. 4 抑郁症大脑情感调节环路的 fMRI 研究 众多脑功能影像研究揭示抑郁症患者存在情感调 节环路的功能异常 , 提示抑郁症状不是单纯的某个脑 区的功能异常 。 Amit Anand 等对 15例未经治疗的首 发单相抑郁与 15例相匹配的健康对照者给予负性及 中

14、性情绪图片刺激并完成认知组块设计任务 , 然后进 行 f MRI 扫描 , 获得低频率 BOLD 相关波动数据 (L F 2 B F , 随后 , 在静息状态及暴露于中性 、 积极和负性图 片稳定的状态下获得低频率 BOLD 相关波动数据 , 计 算前扣带回皮质和边缘区 , 壳核 纹状体和 L 边 边缘 , 、 积极及 边缘系统之间 L FBF 相关性较 健康对照者下降 , 说明皮质对边缘系统活性的调节作 用下降 , 皮质 边缘系统之间功能和连接性的不平衡 可能是抑郁症的病理生理学基础 14。2. 2 静息态 fMRI 研究静息态 f MRI (resting -state fMRI 是让受试

15、者 处于安静闭眼 、 相对放松休息状态时进行脑 f MRI 扫 描 , 消除了任务态研究中受试个体执行任务情况差异 对研究结果的影响 。 Biswal 发现通过静息态 fMRI 扫 描 , 可以获取不同脑区自发的低频率活动波 , 亦称脑功 能基线信息 15, 可以反映中枢神经系统基础状态下的 自发功能活动 16。 在神经生理学领域 , 静息态己经用 于探讨运动皮层 、 视觉皮层 15,17, 及皮层下如丘脑 18、 海马 19等脑区间的功能联系网络 。这种功能网络在 注意 、 注意转换和意识状态转换等过程中起重要作用 。 现有的抑郁症患者静息态 f MRI 研究 , 也主要探讨患 者基础脑功能

16、网络的异常特征 14,20。人脑的前额叶 皮层 、 前扣带回 、 岛叶 、 丘脑 、 杏仁核 、 旁纹状体及海马 等脑 区 在 情 绪 认 知 调 节 过 程 中 形 成 功 能 调 节 环 21,22。 Anand 的 f MRI 研究发现 , 抑郁症患者前扣 带回对皮层下的情绪环路调控功能减弱 , 文拉法辛治 疗可以增强前扣带回的调控作用 , 抑郁症状的缓解与 该调控功能增强相关 14,20。 Michael D 等用 f MRI 对 28例抑郁患者特殊静息态神经网络 (默认状态网络 包括内侧前额叶和前扣带回皮质 进行研究 , 检测重症 抑郁患者和健康受试者在静息态默认状态网络的功能 连接

17、 , 发现在静息态默认状态网络的扣带回皮质膝部 和丘脑功能连接在抑郁组明显增强 , 抑郁组病程与扣 带回皮质膝部功能连接成正相关 , 证实以前发现的独 立代谢亢进区是异常神经网络的一部分 。 抑郁难治性 和网络中扣带回皮质膝部功能连接的相关性表明大量 的静息态 f MRI 测量可以指导个体治疗 23。 Y onggui Yuan 等在对 18例缓解期老年抑郁患者 (R GD 的一 项研究中 , 运用局部一致性 (Re Ho 方法分析静息状态 下 Bold -fMRI 的数据并进行神经心理测验 , 结果发17现患者额叶 、 颞叶 、 顶叶及枕叶有散在的 Re Ho 降低 , 其增高主要存在于壳核

18、 、 额叶及顶叶 , 与执行功能成显 著负相关 。 证明 R GD 患者右侧壳核和左侧额上回与 执行功能的精神病理学和病理生理学有关 24, 与文献 报道重性抑郁前额叶 、 颞叶 、 顶叶及扣带回皮质区代谢 活性降低相一致 25。就目前对抑郁症的研究来看 , 静息态可以反应脑 区的基础状态的功能 , 能从脑的能量代谢与活性的关 系研究脑功能神经环路的异常与否 , 消除了任务态研 究中受试个体执行任务情况差异对研究结果的影响 , 具有试验的可重复性及实验结果的可验证性 。 但目前 静息态的研究较任务态少的多 , 可能与静息态 fMRI 数据的处理技术有关 。随着医学影像技术的飞速发 展 , 将有

19、更多的新方法可以用来研究抑郁症静息态的 f MRI , 这将对脑区间功能连接异常与抑郁症发病机制 及对治疗的反映和预后有着非常重要的临床意义 。 通 过研究药物治疗对脑区功能连接的影响 , 可以对个体供依据 ,参考文献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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