识别负性表情时抑郁症患者杏仁核的磁源性影像动态变化

1、·论著·识别负性表情时抑郁症患者杏仁核的磁源性影像动态变化韩颖琳,姚志剑,江海腾,卢青摘要:目的:探讨识别负性动态表情时抑郁症患者杏仁核的动态变化及其功能偏侧化特点在抑郁症病理机制中的作用。方法:利用脑磁图检测14例抑郁症患者及14名年龄、性别、受教育年限近似匹配的健康对照者识别表情时的脑部反应。结果:与对照组相比,患者组双侧杏仁核在50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms、450 550ms以及600 700ms时间段过度激活(P005;左侧杏仁在50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms以及750 8

2、50ms时间段过度激活(P005;右侧杏仁核在50 150ms、100 200ms、150 250ms、250 350ms、300 400ms、450 550ms、550 650ms、600 700ms以及750 850ms时间段过度激活(P005;而且右侧杏仁核功能激活水平始终高于左侧杏仁核(P005。结论:抑郁症患者情绪障碍发生可能与抑郁症患者杏仁核异常及杏仁核功能偏侧化协调异常有关。关键词:抑郁症;负性情绪识别;脑磁图;杏仁核;功能偏侧化中图分类号:R7494文献标识码:A文章编号:1005-3220(201101-0001-04The dynamic characteristics o

3、f the magnetic source imaging of amygdala in major depressive disorder a-bout recognizing dynamically negative expression HAN Ying-lin,YAO Zhi-jian,JIANG Hai-teng,LU QingDepartment of Psychiatry,Nanjing Brain Hospital Affiliated to Nanjing Medical University,Nanjing210029,Chi-naAbstract:Objective:To

4、 explore the dynamic features of the bilateral amygdala and their functional lat-eralization about recognizing dynamically negative expression using magnetoencephalography(MEGand theparadigm of expressional experiment,further to examine its neurological pathogenesisMethod:14depressedpatients and14ag

5、e-and education-matched healthy controls participated to recognize the expression during MEG scanningResults:Compared with healthy controls,depressed patients showed abnormal overactivities in bilat-eral amygdala at the some time periods(50 150ms,100 200ms,150 250ms,300 400ms,450 550msand600 700ms,i

6、n the left amygdala at(50 150ms,100 200ms,150 250ms,300 400ms and750850ms,and in the right amygdala at(50 150ms,100 200ms,150 250ms,250 350ms,300 400ms,450 550ms,550 650ms,600 700ms and750 850ms(all P005Conclusion:Abnormalactivities and lateralization of amygdale may be associated with emotional sym

7、ptoms in depressed patientsKey words:depression;negative expression recognition;magnetoencephalography;amygdale;functional lateralization杏仁核位于颞叶中部,与海马前部相连,由多个子核组成的杏仁型结构。Papez1提出了情绪加工网络-Papez环路,Maclean2后将杏仁核等加入该环路,称之为边缘系统。长期以来,杏仁核被作为情绪生理机制研究的焦点之一。目前,大脑两半球功能不对称被证实,右脑为情绪半球的假设3也被提出。抑郁症患者的核心症状即为情绪障碍,既往研究

8、4基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划 (2008AA02Z410;国家自然科学基金项目(30900356;儿童发展与学习科学教育部重点实验室开发课题(CDLS-2009-07作者单位:210029南京医科大学附属脑科医院精神科(韩颖琳,姚志剑;东南大学学习科学研究中心(卢青,江海腾通讯作者:姚志剑,E-Mail:zjyaonjmueducn 提出抑郁症患者存在负性认知模式。迄今国内外尚无关于抑郁症患者识别情绪刺激时杏仁核的动态变化及其功能偏侧化特点的影像学报道。本研究运用脑磁图(magnetoencephalography,MEG观察抑郁症患者识别动态负性表情(识别动态表情可减少杏仁

9、核习惯化5的影响时杏仁核的异常状态,以探究其情绪障碍可能的发生机制。1对象和方法11对象本实验得到了南京医科大学医学伦理委员会的批准。所有受试者或其家属均签署知情同意书。受试者均为右利手,听力正常。111患者组2008年10月至2010年2月南京医科大学附属脑科医院的重性抑郁住院患者。入组标准:符合中国精神障碍分类与诊断标准第3版(CCMD-3单相抑郁症诊断标准,同时符合美国精神障碍诊断与统计学手册第4版(DSM-IV重性抑郁诊断标准;年龄20 45岁,性别不限;24项汉密尔顿抑郁量表(HAMD总分35分。排除标准:合并其他精神障碍或药物、酒依赖者;患有严重的躯体疾病;近期内有过严重感染或经历

10、手术者;妊娠或哺乳期妇女;脑磁图禁忌证。共入组14例,均为反复发作者。其中男5例,女9例;平均年龄(29883岁;平均受教育年限(15032年;平均发作次数(1211次;平均病程(319520个月;HAMD总分(37042分。HAMD量表均有同一名精神科副主任医师评定。112正常对照组与患者性别、年龄、受教育程度均与患者相匹配的健康者。纳入标准:无严重躯体疾病;目前精神状况良好,既往无精神障碍史;无精神疾病家族史。共入组14例,男5例,女9例。平均年龄(30280岁,平均受教育年限(15117年;两组在性别、年龄、受教育程度上差异均无显著性(P均005。12方法121刺激材料实验视频刺激材料有

11、200个视频片断,均选自中国面部表情视频系统(Chinese fa-cial expression video system,CFEVS6,采用事件相关设计。由Brain X刺激软件(美国Ciciinati儿童医院脑磁图中心提供播放,通过投影仪把视频投射到单面玉砂屏幕上。受试者双眼与屏幕的距离固定为50cm。视频片断在玉砂屏幕上的位置固定,大小以受试者能舒适的看全表演者面部为准。122脑磁图记录脑磁图采集前,头定位,置采集电极,进入磁屏蔽室进行实验。要求受试者头部进入机器后,尽量避免头部转动及面部肌肉活动。扫描过程中要求受试对象在看到视频后尽快判断,测试前做练习以确保按键操作准确性。实验刺激顺

12、序和反应手(键在受试对象中交叉平衡设计。采用CTF275导全头型脑磁图系统(加拿大VSM医疗技术公司采集脑磁图信号,取样率为1200Hz,监控垂直及水平眼电图并自动除去超过150V的信号。记录前后进行头定位,排除头部移动造成误差。123磁共振平扫完成脑磁图记录后受试者均进行磁共振扫描:扫描前用外科导航定位标志固定于之前脑磁图定位点处,作为脑磁图与磁共振融合点。磁共振扫描应用美国GE Signa NV/i115T超导型磁共振仪,选用正交头颅线圈。行3D-SPGR序列扫描,得到T1-PGR轴位图像,扫描参数如下:FOV=240240162mm,Matrix=25625654,TR= 33333s,

13、TE=9ms,Inversion Time=0,Number of Averages=1,Imaging Frequency=63849208。124磁源影像处理和统计分析在Matlab76上运用SPM8(Statistical Parametric Mapping,http:/ wwwfilionuclacuk/spm8对原始数据进行转换,分析时程200 1000ms,平均化05 100Hz 滤波后,导入磁共振图像进行3D重建,头模型化,使之与每个受试者磁共振图像相对应,源成分分析,将50 850ms时间段按每段100ms,为了避免遗漏时间段间的变化情况,重叠50ms,分成如下15个时间段(

14、50 150ms、100 200ms、150 250ms、200 300ms、250 350ms、300 400ms、350 450ms、400 500ms、450 550ms、500 600ms、550 650 ms、600 700ms、650 750ms、700 800ms、750 850ms,运用MarsBar工具箱及aal模板,对预处理的数据选择需要分析的感兴趣脑区。采用两组间配对t检验,设定P005校正,像素丛阈值设定10像素;使用xjview软件查看感兴趣脑区的功能图,便于在识别负性表情过程中观察抑郁症患者杏仁核功能变化的先后情况。2结果与正常对照组相比,抑郁症患者识别负性动态表情

15、时双侧杏仁核在不同时间段出现了不同程度的过度正激活。与正常对照组相比,抑郁症患者识别负性动态表情时左右杏仁核在不同时间段表现的不同程度的过度正激活(见表1。3讨论抑郁症患者存在负性认知模式5,导致其人际关系不良和社会技能缺陷。既往研究7-9认为情绪产生存在两条通路。长通路:刺激丘脑扣带回大脑各区域相应皮质;短通路:刺激丘脑杏仁核。短通路的刺激信息,由丘脑和杏仁核的皮层下结构将原始信息直接从丘脑传送到杏仁核,进行自动加工,即产生情绪反应。未经皮质的精细加工,速度更快,可对负性刺激迅速作出反应。由此可见,杏仁核在负性情绪加工中具有重要作用。多年来,对于抑郁症患者情绪加工脑区变化只能通过单一空间或者

16、单一时间观察,而本研究运用高时空分辨的磁源性影像magnetic source imaging,MSI(MEG +MRI技术从信息加工的时间定位至空间,动态直观地反映抑郁症患者杏仁核加工情绪的特点。本研究结果示患者组较对照组双侧杏仁核过度激活结果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、表1患者组与对照组杏仁核功能变化情况比较时间(ms两侧杏仁核对比值t值P值左杏仁核对比值t值P值右杏仁核对比值t值P值50 1500352370010*027169004*0422230018* 100 2000342650007*027217002*0402470010* 150 25003

17、62120020*032174004*0402250017* 200 30001404403300050160430210640260 250 35003416500600210640260431700040* 300 4000511940030*044174004*0571960030* 350 45002110401600210920180211020150 400 50002211301400150760220281320100 450 5500331810040*0241300100421900030* 500 60002909901700180580280391310100 550

18、65003811501300280790210461740040* 600 7000421920030*0190600270401700043* 650 75002410301600130510300351260110 700 80002107602300090310380311030150 750 8500412180020*032174004*0492240017*注:*P005,*P001300 400ms、450 550ms、600 700ms如上几个时间段的激活水平有统计学意义。Morris等10-12研究发现,正常人识别负性表情与识别正性表情相比时,其杏仁核活动增加。Matthew

19、s等13-14研究发现,与正常人相比,抑郁症患者识别情绪,其双侧杏仁核出现了过度激活,尤其是识别负性刺激。既往也有研究15-16报道,杏仁核完成情绪识别任务时,对负性情绪的激活程度高于正性情绪。Ramel等17发现双侧杏仁核的活性增加将提高对负性刺激的记忆预测。结合本研究结果,提示抑郁症患者杏仁核与情绪刺激的加工密切相关,尤其是对负性情绪加工。杏仁核与情绪整合密切相关,与其他脑功能有着广泛的联系,其功能异常可能导致与周围功能联合性下降,进而降低对情绪的认知调控能力,增加了对负性刺激的加工和自我相关。原理及表现形式与E-vent-related flied,事件相关电位(ERP类似的Event-

20、related flied,事件相关磁场(ERF技术是新兴的研究情绪发生机制的有力手段。情绪刺激呈现250 500ms之后所出现的晚期ERP对面孔熟悉性敏感。情绪刺激的记忆反应波为400 600ms。本研究结果示50 250ms这3个时间段为对表情结构分析及情绪信息加工早期,抑郁症患者杏仁核存在过度激活,且激活程度基本一致。300 400ms时间段为倍受关注的情绪信息加工中期,激活程度较前明显增强。450 550ms时间段激活程度较前下降,至600 700ms时间段激活程度又略高。Ketter 等18研究表明,抑郁患者杏仁核激活异常提高。结合本研究结果,提示抑郁症患者杏仁核功能异常,可能导致对

21、负性情绪识别、加工早中期的异常,尤其是负性情绪加工中期,提高了对负性情绪刺激的敏感性及负性情绪的记忆提取速度,进而诱发或加重抑郁症患者的情绪障碍,且Drevets19研究表明,抑郁症经治疗症状缓解后杏仁核激活降低到正常值。提示杏仁核的过度激活可能是抑郁症复发的因素之一。本研究示患者组较对照组左侧杏仁核过度激活结果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms、750 850ms如上几个时间段的激活水平具有统计学意义。患者组较对照组右侧杏仁核过度激活结果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、250 350ms、300 400ms、450 55

22、0ms、550 650ms、600 700ms、750 850ms如上几个时间段的激活水平具有统计学意义。且右侧杏仁核功能激活水平始终显著高于左侧杏仁核。已有研究20证实了情绪加工存在大脑两半球的功能不对称性。Dolan 等21研究表明,左侧杏仁核参与情绪记忆的提取,右侧杏仁核参与情绪记忆的形成,说明杏仁核参与情绪记忆不同阶段是分离的。Glascher等22研究表示左右两侧的杏仁核都参与了对情绪刺激的加工,只是在不同的加工阶段起作用。右侧杏仁核更多涉及早期的整体唤醒,而左侧杏仁核则参与更具体和持续的加工。Wager等20-23发现杏仁核功能侧化偏向左侧,且与消极情绪高度相关。但该研究结果不支持

23、“右脑为情绪优势半球”3,“左半球与积极情绪有关,右半球与消极情绪有关”24的理论假设。结合本研究结果,抑郁症患者识别负性表情时表现出右侧杏仁核过度激活程度明显高于左侧,杏仁核功能侧化偏向右侧。其中300 400ms时间段激活强度最高,提示右侧杏仁核在负性情绪加工中期功能明显异常,可能提高了对于负性情绪识别的速度; 400 600ms与情绪记忆有关的时间段也存在明显的激活,提示右侧杏仁核对负性情绪的记忆形成敏感,同时也验证了“右脑为情绪优势半球”,“左半球与积极情绪有关,右半球与消极情绪有关”等假设。综上所述,杏仁核与情绪调节密切相关,本课题组既往研究25已发现抑郁症患者杏仁核功能异常,结合本

24、研究结果,提示其异常可能导致对负性情绪识别、加工早中期的异常,提高对负性情绪刺激的敏感性及负性情绪的记忆提取的速度。杏仁核功能侧化偏向右侧,可能对于负性情绪识别的速度有提高作用及增加了对负性情绪的记忆形成的敏感性。且杏仁核功能异常可能导致与周围功能联合性下降,进而降低对情绪的认知调控能力,增加了对负性刺激的加工和自我相关。所以,抑郁症患者杏仁核,尤其右侧杏仁核,与负性情绪刺激的加工密切相关,可能诱发或加重抑郁症患者的情绪障碍。但现在对于抑郁症患者情绪障碍的研究仍有许多问题尚待解决,今后将继续扩大样本量,对性别等因素分层,结合行为学技术、脑磁图技术和ERF技术,从多角度,来揭示抑郁症情绪的脑生理

25、机制和偏侧化问题,为抑郁症的发病机制提供证据。参考文献:1Papez JWA proposed mechanism of emotion1937JJ Neuro-Psychiatry Clin Neurosci,1995,7:103-1122Maclean PDSome psychiatric implications of physiological studieson frontotemporal portion of limbic system(visceral brainJElectroencephalogr Clin Neurophysiol,1952,4:407-4183Borod

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30、JBrain,2001,124:1241-125213Matthews SC,Strigo IA,Simmons AN,et alDecreased functionalcoupling of the amygdala and supragenual cingulate is related toincreased depression in unmedicated individuals with current ma-jor depressive disorderJJ Affect Disord,2008,111:13-2014Savitz J,Drevets WCBipolar and

31、major depressive disorder:Neu-roimaging the developmental-degenerative divideJNeuro-science and Biobehavioral Reviews,2009,33:699-77115Canli R,Zhao Z,Brewer J,et alEvent-related activation in thehuman amygdala associates with later memory for individual emo-tional experienceJJ Neurosci,2000,20:9916K

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