青少年抑郁癥磁共振靜息態默認網絡功能連接研究

謝生輝，高 陽，喬鵬飛，蘇日娜，吳 瓊＊

（內蒙古醫科大學附屬醫院影像診斷科，內蒙古 呼和浩特 010050）

抑郁癥是一種復雜的神經精神類疾病，以自我情緒低落、悲觀、高度敏感性以及認知控制失調為特征的一類神經功能綜合癥，嚴重者可出現自殺念頭和行為。青少年抑郁癥往往更復雜，病理生理學基礎尚不明確，常常伴發合并癥，如：焦慮癥、行為障礙或對立違抗性疾病等。青少年抑郁癥診斷往往缺乏客觀診斷依據。近年來，神經影像學研究飛速發展，為抑郁癥神經生理研究奠定了基礎。其中腦網絡功能得到更多關注，尤其靜息態默認網絡（depression default mode network，DMN）。DMN是一組在功能上表現為一致性的腦區，認為與自我反映、自我參照、外在環境及內省狀態的監視等密切相關[1]，DMN被認為是抑郁癥重要的神經生理機制[2]。因此，本研究選取PCC作為種子的進行DMN功能連接研究。

1 材料與方法

1.1 研究對象

1.1.1 抑郁癥組選自2017-01~2018-12就診于內蒙古精神衛生中心的青少年抑郁癥患者25例，納入22例（剔除3例，頭動超過2mm或2°），年齡13~18歲。（1）入組標準[3]：①符合《美 國 精 神 障礙診斷與統計手冊第四版》抑郁癥的診斷標準；②24項漢密爾頓抑郁量表評分≥21分；③右利手；（2）排除標準：①顱內存在器質性病變者或其他神經系統疾病；②繼發性抑郁癥者；③存在磁共振檢查禁忌癥者。

1.1.2 健康對照組選自臨床招募的健康志愿者，年齡、性別、利手及受教育程度與抑郁癥組匹配。無精神系統疾病及家族史，無嚴重頭顱外傷史，近期未服用過任何藥物。

所有受試者自愿參加并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查

使用美國GE公司Discovery MR750 3.0T掃描儀，采用8通道頭頸聯合線圈，囑受試者清醒，閉眼，平臥均勻呼吸，盡可能不做任何思維活動。常規掃描序列包括：軸位T2WI、T1WI，以排除器質性病變，rs-fMRI采用梯度-平面回波成像序列（GRE-EPI）采集，參數：TR=2000ms，TE=30ms，層厚：4mm，間隔：0mm，FOV=24x24cm，采集矩陣：64x64，FA（Flip Angle）：90°，從下向上采集，掃描范圍包括全腦，層數：33，采集190個時間點。

1.3 數據處理分析

1.3.1 數據預處理所有的磁共振原始數據均在Matlab 2014a平臺上采用DPARSFA軟件包進行預處理，先去除前10個時間點，以保證數據可靠性，然后依次進行時間校正、頭動校正、空間標準化、數據平滑處理、濾波、去線性漂移等。

1.3.2 種子點的選擇本研究采用基于體素的方法，使用種子點相關分析法（seed-based correlation analysis），選取PCC為種子點（Talairach坐標：-5，-49，40），計算DMN內的功能連接，經Fish-er’s變換轉化為Z值，以改善其正態性。

1.4 統計分析

采用SPM 8軟件對抑郁癥組及正常對照組功能連接矩陣進行雙樣本t檢驗（P<0.01，Alphasim校正，cluste＞20）。采用SPSS 17.0進行相關分析，將患者各ROI間的功能連接Z值與病程、HAMD24總分及各因子分等臨床特征進行Pearson相關分析，檢驗水準α為0.05。

2 結果

2.1 與正常組對照比較結果

功能連接度增加腦區為顳中回、頂下小葉腦區；功能連接降低的腦區為前扣帶皮層、內側前額葉及背側前額葉腦區（見圖1、2及表1）。

2.2 相關性分析

腹內側前額葉皮層與抑郁癥量表評分存在負相關關系（見表2）。

表1 病例組與對照組DMN改變的腦區Tab.1 The brain area of DMN change in case group and control group

表2 抑郁癥DMN各ROI功能連接值與臨床特征的相關性Tab.2 The correlation between the functional connection of various ROI and clinical characteristics of DMN in depression

圖1 青少年抑郁癥組和對照組相比，DMN中顯著差異的腦區Fig.1 There were significant differences in DMN between the two group

圖2 青少年抑郁癥組和對照組相比，DMN中顯著差異的腦區Fig.2 Compared with the control group,there were significant differences in DMN between the two groups

3 討論

我們比較了青少年抑郁癥患者和匹配的健康對照組之間DMN內連接強度的差異。PCC是DMN中的關鍵節點，PCC連接性在青少年抑郁癥中有顯著變化，且青少年抑郁癥患者于中線區功能區連接變化更大。我們去除年齡、性別、智商及量表評分的影響后，這些差異仍然存在。同時，臨床量表評分、臨床表現的異質性的相關分析結果，都印證青少年抑郁癥患者存在腦功能的異常。

本研究結果顯示PCC與內側前額葉區域及背側前額葉之間的功能連接減低并且與焦慮/軀體化因子之間存在相關性。內側前額葉皮質區域在自我參照處理中發揮關鍵作用[4]，PCC和前扣帶皮層的連接與情緒調節和應對行為有關。因此我們認為DMN在青少年抑郁癥及其相關臨床生物學行為中的起關鍵作用，DMN的前區和后區可能在情緒行為的不同方面有不同的參與，并且在發育過程中很早受到抑郁癥狀的影響[5]。大腦皮層中線結構之間的相互作用對于理解抑郁癥自我關注增加腦功能基礎及其與參與情緒調節方面具重要作用，并且這些腦區的連接性與反芻之間存在相互關系[6]。

本研究結果與以往對成人抑郁癥患者DMN的研究一樣[7]，PCC功能連接存在異常，但PCC與其他區域之間連接增強的病因尚不明確。PCC與其他DMN區域之間的連接強度發生了改變，雖然這些發現可以反映出DMN中每個大腦區域的“過度活躍”腦區，選擇性地限制信息輸入該網絡，這種內在關系不能簡單地解釋為一種與“狀態”相關的現象[8]，這是否代表青少年抑郁癥在腦發育中形成的一種“疤痕”[9]，這是否成為重癥抑郁癥患者出現癥狀之前就能檢測到的腦特征，仍然是一個有待研究的問題，需要進一步縱向研究[10]。這對于青少年抑郁癥病理生理學改變有重要意義。

目前，DMN網絡功能連接特性的生物學意義還不十分清楚。有學者認為單一功能連接性異常是否具有意義，腦結構的變化是否參與其中。然而，最近的meta分析[11]報告顯示，重度抑郁癥患者中功能連接區異常腦區腦結構完整，灰質體積并沒有變化，這一結果印證了我們的結論。因此我們認為，更多的連接變異性反映的是神經元溝通改變，而不是結構連接異常的次生變化，顯示了與抑郁癥相關的神經回路的主要異常，從神經層面上闡明連接變異性的確切含義及其與連接強度的關系。

總之，我們研究青少年抑郁癥中PCC的功能連接性。該研究結果與之前成人MDD研究基本一致，PCC連接異常和情緒調節行為之間的臨床相關關系提供了證據。我們也推測這種因為功能關系中的潛在異常不僅存在于DMN內部，也存在于DMN與其他相關神經系統紊亂（如任務控制）之間。為了更全面地解決這個問題，未來的研究需要更全面的多腦區或網絡之間的關系研究探討。