兒童期創(chuàng)傷對健康青年腦結構和功能改變的研究

吳艷凱 馮旭然 王玉昭 李玲 耿左軍 高鐸

不良生活事件、心理社會資源和幸福感之間存在顯著的關系。普遍的共識是,童年創(chuàng)傷(特別是情感虐待和情感忽視)可以對行為、情感、身體和認知功能產生深遠的影響,導致更容易受到精神病理學的傷害。童年創(chuàng)傷的經歷對發(fā)育中的大腦產生沖擊,可能造成某些腦區(qū)結構和功能上的差異。一些研究發(fā)現,與沒有不良童年經歷的對照組相比,經歷童年創(chuàng)傷的成人在杏仁核、海馬、島葉、尾狀核、眼窩前額皮質、前額和中央后回、前扣帶回和小腦的灰質等腦區(qū)在體積上存在廣泛的差異[1]。此外,兒童期創(chuàng)傷的經歷還可能影響相互連接的大腦白質結構,從而影響腦區(qū)之間的通信[2]。本研究對健康青年人群進行兒童創(chuàng)傷問卷(childhood trauma questionnaire,CTQ)調查,采集磁共振結構像和彌散張量成像,分析兒童期創(chuàng)傷經歷對健康青年腦結構和功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究共納入了86例健康青年人,分別記錄年齡、性別、受教育程度、Beck抑郁量表、狀態(tài)-特質焦慮量表等社會人口學特征信息。

1.2 納入排除標準

1.2.1 納入標準:年齡18～30歲;初中及以上學歷;漢族;右利手;未在成像時間內服用任何藥物;受試者充分理解研究內容,愿意參與并完成研究,并簽署知情同意書。

1.2.2 排除標準:有精神疾病史者;一級親屬有精神障礙;有酒精和藥物依賴史;患有腦器質性疾病和嚴重的軀體疾病;既往癲癇發(fā)作或癲癇家族史;正在接受激素治療;當前患有感染、創(chuàng)傷和相關免疫或其他醫(yī)學疾病;所有禁忌癥都存在,或者磁共振檢查顯示大腦結構異常;服用口服避孕藥的女性或MRI禁忌癥。

1.3 方法

1.3.1 CTQ-sf評分:TQ-sf為CTQ的簡寫版本,用于評估受試者兒童期創(chuàng)傷情況,該量表分為5個分量表:情感虐待、軀體虐待、情感忽視、軀體忽視、性虐待。每個分量表含5個條目。每個條目采用5級評分為1、2、3、4、5,分別表示從不、偶爾、有時、經常、總是。本研究參照前人研究的標準,定義童年創(chuàng)傷包括情緒忽略及(或)軀體忽略,以情緒忽略>15分、軀體忽略>10分、或二者總分>20分,確定為伴兒童期創(chuàng)傷,不伴任何形式虐待為CTQ各分量表分均<8分。

1.3.2 磁共振圖像采集和分析:①圖像采集:結構和DTI成像數據由3.0T飛利浦Achieva磁共振掃描儀上獲得的。其中,3D-T1結構像掃描參數為:T1-FFE序列,Tr=7.8 ms,TE=3.8 ms,轉角8°,矩陣= 252×227,體素尺寸1×1×1 mm,FOV=250×250×180 mm,層厚1 mm,層間距0 mm,掃描層數180,NEX=1。②DTI掃描參數為:EPI序列,Tr=6 800 ms,TE=91 ms,矩陣= 128×128,方向32個, FOV=256×256×150 mm,層厚1 mm,掃描層數50。

1.3.3 圖像分析處理:①結構像分析:由兩名副高及以上的有經驗的影像診斷醫(yī)師對常規(guī)MRI掃描圖像進行診斷,排除明顯陽性病變及多發(fā)灶狀異常信號的受試者。在Freesurfer軟件中,通過.sh腳本和recon-all命令分別處理受試者磁共振3D-T1結構像數據。具體命令如下:Sudo recon-all-s demo1-i/Users/wanghaobo/Desktop/3D_T1WI_sT1W_3D_TFE_SENSE_20160525134741_301.nii-all,得到圖1所示的腦區(qū)分割結果,其中不同顏色代表不同腦區(qū)。②DTI數據處理:利用FSL軟件5.0(http://fsl.fmrib.ox.ac)。使用FDT(FMRIB的擴散工具箱)將張量模型擬合到原始擴散加權圖像,從而創(chuàng)建FA圖像,腦提取使用BET。然后使用FNIRT創(chuàng)建骨骼圖像,將FA圖像投射到骨架上。勾畫感興趣區(qū),獲得FA值。

2 結果

2.1 人口學特征 本研究通過CTQ-sf評分分為兒童期創(chuàng)傷組(20名)和正常對照組(66名)其人口學特征見表1。

表1 受試者人口學特征 例(%)

2.2 腦區(qū)分割結果 根據freesufer分割結果,得到了腦區(qū)分割圖像,并統(tǒng)計計算受試者不同腦區(qū)體積。見圖1。

圖1 腦區(qū)分割結果

2.3 腦區(qū)體積變化 采用freesurfer軟件對2組受試者磁共振結構像進行腦區(qū)分割,主要包含去頭骨、B1 偏差場校正、體數 據配準、灰白質分割、面數據配準等。freesurfer生成高精度的灰、白質分割面和灰質、腦脊液分割面,與正常對照組比較,兒童期創(chuàng)傷組的健康青年左側杏仁核、前額葉皮質體積減小(P<0.05)。見表2。

表2 兒童期創(chuàng)傷組和正常對照組不同腦區(qū)體積改變

2.4 FA變化 與正常對照組比較,兒童期創(chuàng)傷組的健康青年額中回、右側額枕下束、下縱束、扣帶和楔前葉周圍雙側丘腦前輻射分數各向異性(FA)下降(P<0.05)。見表3。

表3 2組向異性比較

3 討論

童年創(chuàng)傷與成人大腦結構的許多差異有關,這些差異不僅存在于臨床樣本中,也存在于具有易感性特征的健康樣本中,表明大腦結構差異與兒童期創(chuàng)傷相關,且與疾病無關。本研究發(fā)現存在兒童期創(chuàng)傷的健康成年人左側杏仁核、海馬體積減小。杏仁核位于大腦邊緣系統(tǒng),掌控情緒的區(qū)域,也是用來解讀外界訊息的重要部位。杏仁核的形態(tài)對壓力高度敏感,并與各種精神病理學有關,尤其是在有童年虐待史的個體中。既往文獻同樣報道了在148名健康受試者中,存在兒童期創(chuàng)傷的成年人存在某些腦區(qū)顯著的功能和結構變化有關,包括杏仁核反應性和海馬體積減少[3]。此外,一項15名有童年虐待史的年輕人的雙側杏仁核體積變化的研究發(fā)現,當他們接受了為期8周的正念干預后,對比19名匹配的候補對照組參與者,左杏仁核體積都有增加,且體積的增加與壓力感知、排斥敏感性和人際壓力的降低有關[4]。兒童創(chuàng)傷經歷同樣會影響海馬的形態(tài)。在創(chuàng)傷環(huán)境下杏仁核不斷活化會影響到大腦海馬回的發(fā)育,進而影響到短期記憶、言語記憶和情境依賴式記憶以及情緒和壓力的處理[5]。研究發(fā)現,童年創(chuàng)傷暴露對海馬亞區(qū)結構異常有影響,且女性具有性別特異性的脆弱性[6]。

兒童期創(chuàng)傷不僅對腦結構易感腦區(qū)的形態(tài)學有影響,還影響腦白質微觀結構,即FA的減少,其主要發(fā)生在連接參與情緒調節(jié)的大腦區(qū)域通路。本研究發(fā)現額枕下束、縱向下束、后扣帶回白質微觀結構的完整性降低。額枕下束是顳后區(qū)、枕部和眶額區(qū)之間的直接通路[7],將情緒評價和視覺感知聯系起來[8]。額枕下束的改變確實與抑郁癥的病理生理學有關[9]。下縱束是連接枕葉和額葉的間接通路,但直接連接枕葉和顳葉,它在前面連接鉤狀束,將信息傳遞到眶額區(qū)[7],它的長纖維將視覺區(qū)域與邊緣系統(tǒng)的主要組成部分連接起來。后扣帶回連接扣帶皮層與前額葉和海馬皮層,結束于杏仁核。后扣帶回在動機和情緒行為中很重要[10],特別是在壓力發(fā)作期間。后扣帶回通過來自中腦中縫5-羥色胺纖維支配海馬背側。研究顯示,多種精神疾病中后扣帶的異常,包括抑郁癥[11]、雙相情感障礙[12]和創(chuàng)傷后應激障礙[13]。后扣帶回完整性的改變也被發(fā)現與兒童虐待有關[14],Huang等[15]發(fā)現未患精神疾病但曾有過童年創(chuàng)傷經歷的青少年,其左側額枕下束和右側扣帶的FA值均降低。

綜上所述,兒童期創(chuàng)傷會影響大腦形態(tài)結構和功能,易感的腦區(qū)和白質纖維包括杏仁核、海馬、額枕下束、下縱束、扣帶回和楔前葉周圍雙側丘腦前輻射。