脑电信号可综合反映神经系统活动、大脑结构功能的改进均可导致脑电生理活动的改变。有研究者利用脑电图观察抑郁症患者静息态的电脑特点,本研究抑郁症的脑电信号在节律、波幅、功率等阐述中出现的异常现象。脑磁图(magnetoencephalography,MEG)可以实时记录神经元活动产生的磁信号,与脑电图相比不受头皮、颅骨及脑外组织影响,数据的获得更加可靠。目前,国内外将MEG应用于抑郁症患者静息态的研究还比较少,我们队女性抑郁症患者行及系统脑磁图扫描,通过对各频率波的量化分析,初步探讨抑郁症脑磁频谱分布的特点。
对象和方法
一、对象
1.患者组:为2008年10月至2010年11月南京医科大学附属脑科医院的抑郁症住院患者,纳入标准:(1)符合《中国精神疾病诊断与分类标准》第3版(CCMD-3)抑郁发作及复发性抑郁症诊断标准,同时符合《美国精神障碍诊断与统计学手册》第4版(DSM-Ⅳ)重性抑郁障碍诊断标准;(2)年龄20~45岁;(3)女性;(4)首次发作患者未使用抗抑郁药和其他精神药物,复发患者有至少2周的药物清洗期;(5)24项汉密尔顿鱼鱼量表(HAMD24)总分>35分。排除标准:(1)既往有躁狂、轻躁狂发作者;(2)合并其他精神障碍或药物、酒精依赖者;(3)患有严重的躯体疾病;(4)近期内有过严重感染或经历手术者;(5)妊娠或哺乳期妇女;(6)MEG扫描禁忌证。共入组12例,均为女性;平均年龄(33±8)岁;平均受教育年龄(13±3)年;其中首发4例,复发8例;发作次数2(中位数,四分位数间距为2)次;总病程12(中位数,四分位数间距为21.25)个月;HAMD24总分(38.00±4.39)分。HAMD量表均有同一名精神科副主任医师评定。
2.对照组:根据与患者居住地、性别、年龄、受教育程度等相匹配的原则选择健康者入组。入组标准:(1)目前精神状况良好,排除神经系统和其他精神障碍性疾病;(2)无严重躯体疾病;(3)女性;(4)无精神疾病家族史;(5)非妊娠或哺乳期妇女;(6)无MEG扫描禁忌证。共入组12名,均为女性;平均年龄(33±7)岁;平均受教育年龄(14±2)年。
患者组与对照组在年龄(t=0.000,P=1.000)、平均受教育年限(t=-1.109,P=0.279)的差异无统计学意义。所有受试者均为右利手,听力正常,近视者矫正视力均为>1.2.所有受试者或家属均队本研究知情同意并签署知情同意书;本研究得到南京医科大学伦理委员会审核批准。
二、方法
1.MEG记录:扫描时受试者清醒、闭眼、安静平卧与检查床,嘱受试者在数据采集时平静呼吸、尽量不做任何思维活动,扫描时间持续4 min。采用CTF275导全头型MEG系统(VSM Med Tech Inc. ,Port Coquitlam,加拿大)采集MEG信号,取样率1200Hz,监控垂直及水平眼点头并自动除去超过15μV的信号。记录前后均进行头定位,排除头部移动造成误差。
2.数据处理:运用SPM8(Statistical Parametric Mapping,)对原始数据进行转换,以2s的时间为2一个分析时程,去除50Hz的工频干扰然后0.5~100Hz滤波,再去除幅值>3pT的时程平均化。利用傅立叶变换计算delta(0.5~4.0Hz)、theta(4.0~8.0Hz)、aloha(8.0~13.0Hz)、beta(13.0~30.0Hz)各频段的能量值,然后根据脑磁图的通道对应的感兴趣皮质区,分为左右两侧的中央区、额叶、颞叶、顶叶、枕叶,中间(midline)的通道不放入分组每个感兴趣区能量值的平均值放入统计。
3.统计学处理:由于重在考察患者组和对照组在各脑区能量分配上的差异,同时为了消除组内个体间能量伤的差异,故将每个个体各脑区的能量做归一化处理。应用MATLAB7.8进行双样本t检验分析患者组与对照组各频段各脑区之间的能量差异;设定P<0.05有统计学意义。
结果
与对照组比较,患者组右顶叶alpha频段和双侧顶叶、双侧枕叶beta频段能量显著增强,左枕叶delta频段和右中央区、有颞叶theta频段能量显著减弱;P均<0.05。2组在其他脑区对应的频段能量差异无统计学意义(P均>.05);见表1。
表1 患者组与对照组不同脑区静息态脑磁频谱能量分布的比较
注:a为有统计学意义的频段对应的脑区
讨论
本研究结果显示,患者alpha和beta频段的能量显著高于对照组,delta和theta频段的能量则显著低于对照组,且这些差异主要位于大脑半球后半部。这与不放脑电的研究结果基本一致。
一般认为,theta频率波的产生机制是脑干上行激活系统输入的分支抵达海马,海马被激活产生脑电活动,出海马外,它还起源于脑干网状结构,大脑皮质也可同步观察到。研究显示,右中央和右颞叶theta频段能量与对照组相比显著降低,提示右半球顶颞下部的海马神经元活性可能降低。Delta频率波起源于皮质下丘脑和丘脑下部内侧部,其活动强度与局部脑血流量成正比,alpha频率波起源于丘脑,起活动强度与局部脑血力量成反比,delta频段能量的减弱和alpha频段能量的增强可能由于抑郁症丘脑-顶叶皮质回路的功能减弱所致。综合来看,慢波(theta,delta)以及alpha频段能量的异常,可说明抑郁症患者边缘-丘脑-皮质环路功能的异常,该环路与Sheline提出的“边缘-皮质-纹状体-苍白球-丘脑”抑郁症病理环路的分支相吻合,可与神经影像学的结果相互补充,从多角度共同为抑郁症的脑机能异常提供证据。
Beta频段波主要分布在大脑半球前半部,尤其是前额不放明显,beta波活动增强是神经细胞兴奋性增高的表现,其活动强度与局部脑血流量成正比。抑郁症前额beta波活动增强,可能代表患者前额皮质兴奋性的异常增高,本研究结果显示,患者组双侧顶叶和枕叶beta频段能量增强,与对照组的差异主要位于头后部。本课题组前期研究显示,抑郁症患者额顶区、枕叶以及颞叶在负性情绪识别进程中的异常激活可能导致对负性情绪晚期评价过程出现异常,进而对负性刺激的敏感性持续时间增长。而头后弥漫增强的beta波活动还可能与抑郁症的焦虑症状关系密切,考虑到抑郁症伴有焦虑症状是常见临床现象,结合本研究结果,说明顶、枕叶的功能异常可能导致抑郁症患者静息态与任务状态功能转换过程絮乱,对抑郁症的发病尤其是情绪和焦虑症状的产生以及维持可能较为重要。
前额叶作为情感与认知功能的高级中枢,被认为在抑郁症的发病中扮演重要角色,本研究未能发现各频率波在前额的差异,这与Fernandez等在抑郁症人群(未按性别分层)的脑磁报告结果较为一致,而脑电研究结果则不完全相同。由于脑电图与脑磁图技术手段的差异,不同的处理分析之间缺乏系统整合,且脑电和脑磁频谱活动的个体差异较大,样本同质性要求相对更高,因此脑电与脑磁、脑电与脑电得出结论的一致性并不强。本研究采用归一化处理,可较好消除个体能力差异,如能进一步对样本细化分层,有利于得到可重复性更高的结果。
为避免神经基础的性别差异,研究所取受试者均为女性,但样本量偏小,且病程、发作次数和疾病亚型都可能影响到脑磁频谱分布,因此结果是否具有普遍性尚需进一步验证。由于利用脑磁图对抑郁症静息态的研究尚处于起步阶段,本研究知识对患者脑磁频谱分布特征的初步探究,今后拟继续扩大样本量,进一步控制影响因素,从大脑功能偏侧化、各频率间的交互联系等多角度来为为抑郁症的神经机制提供证据,并结合临床疗效作出评估,最终服务于疾病的临床诊断和治疗。(文献:汤浩 卢青 韩莉 江海腾 罗国平姚志剑 《抑郁症住院患者静息态的脑磁频谱分析》 中华神经科杂志2012年12月第45卷第6期)