抑郁症患者正性情绪识别边缘系统信息传递特征的脑磁图研究

摘要

目的： 临床上单相抑郁发作和双相情感障碍抑郁发作均可见到愉快感丧失，与正性情绪处理异常密切相关，但其神经基础以及信息传递特征尚未完全阐明。本研究探讨抑郁症对正性情绪识别信息传递特征的神经基础，抗抑郁治疗前后相关核心脑区的信息交互特征是否具有状态性，以及正性信息传递特征在单相抑郁和双相抑郁中是否具有疾病的特质性。 方法： 招募南京医科大学附属脑科医院住院或门诊患者，符合DSM-IV-TR单相抑郁症诊断，并在本地及周边地区招募年龄、性别、受教育年限等相匹配的健康对照者。随访过程中，部分患者经历躁狂和或轻躁狂发作，根据DSM-IV-TR诊断标准修改诊断为双相情感障碍。被试入组当天予17项汉密尔顿抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD）及倍克-拉范森躁狂量表（Bech-rafaelsen mania rating scale，BRMS）等临床量表评分后，通过加拿大CTF275通道脑磁图采集脑磁信号，运用Filedtrip（/fieldtrip.fcdonders.nl）进行脑磁图（Magnetoencephalograph，MEG）数据预处理，分别应用图论基于解剖学自动标记模板（Automated anatomical labeling，AAL）将整个大脑划分为90个区域，利用一致性方法计算全脑90个脑区任意两个脑区间功能连接，并进行Fisher Z变换，得到全脑功能连接矩阵。然后对每个被试的功能连接矩阵计算介数中心性和聚类系数指标；应用格兰杰因果模型（Granger causal model，GCM）分析，提取边缘系统感兴趣脑区效能连接值并进行统计学检验。本文将从以下几个方面来探讨： 1）探究正性情绪信息在整个大脑信息传输和整合活动中，在抑郁症患者和正常人中的差异，同时分析其与疾病严重程度的相关性，提取两组介数中心性值进行非参数检验（permutation test），并与HAMD17项总分和各项因子分作皮尔逊相关，以此探讨抑郁症患者正性情绪处理异常可能的神经基础； 2）纵向对比抑郁症患者识别正性情绪时边缘系统核心脑区之间的信息交互在抗抑郁治疗前后和正常人的差异，提取三组效能连接值进行单因素方差分析，然后两两比较找到治疗前后的差异，探讨抑郁症患者识别正性情绪时边缘系统信息交互异常是否具有状态性，以期寻找临床急性期疗效的脑影像学标记； 3）从临床鉴别诊断的角度出发，比较单相抑郁发作与以抑郁为首发后期转相的双相患者在抑郁发作早期正性情绪识别中，情绪信息在全脑网络中局部脑区整合和传递的差异，提取两组聚类系数值进行非参数检验，探究信息传递的差异是否具有疾病特质性，进一步寻找早期识别转相的生物学标志。 所得统计分析结果均使用错误发现率（False discovery rate,FDR）方法进行多重比较校正，获得有统计学差异的脑区（FDR矫正后，p＜0.05）。 结果： 1）抑郁症患者识别正性情绪时边缘系统信息传递障碍与疾病严重程度的相关性 在0-600ms时间段内，结果通过FDR校正有：抑郁症组右侧眶部额上回（p=0.00038）、左侧眶内额上回（p=0.00016）、右侧眶内额上回（p=0.00023）、右侧杏仁核（p=0.00043）的介数中心性属性值均较健康对照下降。其中，抑郁症组右侧眶部额上回的介数中心性与HAMD17项总分值（r=-0.481，p=0.004）和焦虑/躯体化因子分（r=-0.383，p=0.026）均呈负相关，右侧眶内额上回的介数中心性与HAMD17总分值（r=-0.749，p=3.45E-7）和焦虑/躯体化因子分（r=-0.431，p=0.011）也均呈负相关。 2）抑郁症患者抗抑郁治疗前后识别正性情绪时边缘系统信息交互具有状态性 抑郁症治疗前、后与对照组组间效能连接值比较差异有统计学意义的是：眶额回到杏仁核的效能连接（p=0.030），杏仁核到海马的效能连接（p=0.002，FDR校正），脑岛到杏仁核的效能连接（p=0.047），海马到杏仁核的效能连接（p=0.025）。抑郁症组治疗前与对照组比较：眶额回到杏仁核效能连接增强（p=0.040），前扣带回到海马效能连接减弱（p=0.042），杏仁核到海马效能连接减弱（p=0.001），海马到杏仁核效能连接减弱（p=0.026）。 抑郁症组治疗后与和治疗前比较：眶额回到杏仁核效能连接减弱（p=0.013），杏仁核到海马效能连接增强（p=0.006），海马到杏仁核效能连接增强（p=0.026），杏仁核到脑岛效能连接减弱（p=0.036），脑岛到杏仁核效能连接减弱（p=0.015）。最后，抑郁症组治疗后与对照组差异无统计学意义。 3）单相抑郁和转相患者识别正性情绪时信息传递障碍与临床指标的相关性 在0-600ms时间段内，gamma频段（30-48Hz）下，单相组和转相组两组聚类系数非参数检验通过FDR校正的有：转相组相较于单相组在左侧背外侧额上回、右内侧额上回、左侧枕中回和右侧中央旁小叶的聚类系数增加。此外，在转相组中，左侧背外侧额上回的聚类系数值与首次发病年龄呈负相关(r=-0.584，p=0.005)，与此次病程时间呈正相关(r=0.464，p=0.034)。在单相组中，右内侧额上回的聚类系数值与HAMD17总分值呈负相关(r=-0.342，p=0.036)。有意思的是，单相组中右侧中央旁小叶的聚类系数值和与总病程呈负相关(r=-0.478，p=0.002)。转相组中右侧中央旁小叶的聚类系数值和与首次发病年龄呈负相关(r=-0.538，p=0.012)。利用四个脑区的聚类系数值做ROC曲线分析：左侧背外侧额上回、右内侧额上回、左侧枕中回和右侧中央旁小叶的ROC曲线下面积分别为72.6%、71.9%、72.2%和72.4%，融合四个指标做二元逻辑回归，准确率提升至84%，灵敏度为76.2%。 结论： 抑郁症患者识别正性情绪时涉及全脑多个区域的信息传递异常，其中边缘系统信息传递障碍可能是重要的神经病理基础。边缘系统核心脑区之间信息交互作用减弱，抗抑郁治疗后随着症状缓解而改善，提示边缘系统对正性情绪传递特征具有状态性，且在单双相抑郁中正性情绪信息传递特征具有疾病特质性。

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