诊断早期单相抑郁症的非线性脑电研究

曹明富,丁 峻,李 莉,洪晓芬

(1.杭州师范大学 钱江学院，浙江 杭州 310012；2．浙江省人民医院，浙江 杭州 310014；3．杭州市第七人民医院，浙江 杭州 310012)

抑郁症的核心根源在于患者的认知评价出现错位，导致情感抑制、行为无能、思维迟缓等反应症状.因此，前额叶及联合皮层与杏仁、海马结构的早期脑电轻微异常改变，便成为该研究着力探查并确立敏感性高、特异性强的诊断标准之根本内容.利用混沌与分形理论等非线性动力学原理研究和分析大脑的功能活动状态，已经成为大脑功能研究的新热点.脑电非线性动力学分析可以提供有关神经网络功能、相互联系的信息以及大脑功能活动变化轨迹等情况.

目前，国内外学者主要运用脑电非线性动力学方法对认知障碍(阿尔茨海默氏病等)、癫痫、痴呆(血管性及代谢性痴呆)、脑损伤、中风等疾病进行更精细的特异性诊断，而针对大脑认知功能(如睡眠、新生儿脑发育评估、记忆、思维、语言加工和情绪应激等)的基础性研究则比较少见.其原因在于脑电非线性动力学方法是一种新兴的交叉性技术.它在临床神经病学的早期诊断和病程预测以及治疗评估等方面初步显示了较高的信效度，因为学者们容易借助相应的临床特征来验证该项技术的客观性效度；而在基础研究及涉及更多认知因素的精神神经疾病(如抑郁症、自闭症、精神分裂症等)方面，由于患者的外在体征并不明显，主要表现为大脑与心理的结构异常和功能障碍等内隐特征，所以脑电非线性动力学在这些方面的应用还需要借鉴来自临床神经病学方面的经验、数据和技术标准[1].

总之，国内外目前有关早期诊断抑郁症的非线性脑电研究很少，而且主要采用“唤名激”模式来探测严重的抑郁症患者及更年期抑郁症患者之特定脑区的关联维数变化，尚未发现采用“唤名+音乐启动情绪”这种复合性方法诊断早期抑郁症患者的研究样例.鉴于早期抑郁症患者对音乐刺激所诱发的情感反应比唤名式的言语刺激所诱发的情感反应更强、更灵敏、更丰富[2]65，该研究项目运用非线性脑电动力学分析方法，对3类抑郁症患者和正常组进行基于“唤名+3种音乐刺激”技术的定量对比研究，以探讨有效诊断早期抑郁症的技术方法与临床标准.

1 材料与方法

1.1诊断标准抑郁症诊断标准采用“汉密尔顿抑郁量表”(HRSD)标准.

1．2一般资料病例样本来自上海市精神卫生中心及杭州市第七医院.早期单相抑郁症组18例(男性7例，女性11例)，平均年龄(23．46±8．52)岁；中晚期单相抑郁症患者18例(男性10例，女性8例)，平均年龄(34．52±4．86)岁；双相抑郁症患者18例(男性10例，女性8例)，平均年龄(30．62±5．74)岁；正常对照组18例(男性9例，女性9例)，平均年龄(25．16±4．38)岁.所有被试均具高中以上文化程度，右利手，3组患者在近3周内未服用抗抑郁药，无其他精神性及躯体性疾病.由项目组研究者事先告知被试实验内容与任务，获得被试的同意后，双方签署知情同意书.

1．3仪器和方法实验仪器为Brain-Products V-AMP System 16型高频脑电信号放大器，通频带宽0．3～100 Hz，采样频率500 Hz，模/数转换.所有被试24 h内禁烟、酒、咖啡等，保证充足睡眠.试验在安静的屏蔽室内进行，按国际标准导联系统安放并记录16导脑电信号，以双耳垂为参考.脑电采集均在被试处于闭目状态下进行，以减少眨眼干扰.采用E-Prime视听刺激编译软件录制的男女声普通话+3组音乐，形成3组复合性听觉刺激信号.将被试姓名及3种音乐片段交替排序录制，每种唤名刺激在60 s内匀速间隔重现3次，每两个刺激内容之间以间隔5 s的空白基线作为对照信号，共进行3个序列的周期性刺激.

1．4数据处理利用脑电非线性分析软件BrainVision Analyzer，从采集的EEG中选取15 s伪差(眼动、肌电等)很少的数据段，按时间顺序对原始数据进行处理，取各导联15 s的平均数进行统计分析.关联维数(D2)是描述混沌系统自由度信息的参数，反映了动力学过程的复杂性，D2越高，表示所测EEG信号的复杂性越高.

1．5统计学分析采用SPASS 9．0软件，4组间的数据对比采用多元方差分析，组内比较采用t检验.

2 结 果

2．1 唤名+轻快音乐启动(eo)条件下各组关联维数D2比较

比较结果见表1所示.与正常组相比，单相抑郁组1在左前额叶(PF1-A1)、左前颞叶(F7-A1)、左中颞(T3-A1)及左后颞(T5-A1)等部位的D2有明显下降的趋势，在右前额(PF2-A2)、右顶叶(P4-A2)、右前颞叶(F8-A2)、右中颞(T4-A2)及右后颞(T6-A2)等部位的D2则明显升高.与单相抑郁组1相比，中晚期抑郁症组及双相抑郁症组在上述部位的D2变化不明显.正常组PF1-A1的D2显著高于其它各导联(P<0．01).单相抑郁组1 PF2-A2的D2均数高于单相抑郁组2及双相抑郁组，其差异显著(P<0．05)，借此可辨别早期单相抑郁症与正常人、中晚期单相抑郁症及双相抑郁症.

2．2 本人姓名唤名+忧伤音乐启动条件下各组关联维数D2比较

由表2可见，与正常组相比，单相抑郁组1在左前额叶(PF1-A1)、左前颞叶(F7-A1)、左后颞(T5-A1)等部位的D2明显下降，在右前额(PF2-A2)及右中颞(T4-A2)等部位的D2则明显升高.与单相抑郁组1相比，中晚期抑郁症组及双相抑郁症组D2的变化相对不明显.正常组PF1-A1的D2明显高于其它各导联，且差异显著(P<0．01).单相抑郁组1 PF1-A1的D2均数显著高于单相抑郁组2及双相抑郁组(P<0．05)，借此可辨别早期单相抑郁症与正常人，且不至于与中晚期单相抑郁症及双相抑郁症相混淆.

表1 唤名+轻快音乐启动(eo)条件下各组关联维数D2比较

表2 唤名+忧伤音乐启动条件下各组关联维数D2比较

2．3 唤名+宁静音乐启动条件下各组关联维数D2比较

表3 唤名+宁静音乐启动条件下各组关联维数D2比较

由表3可见，与正常组相比，单相抑郁组1在左前额叶(PF1-A1)、左中央(C3-A1)、左前颞叶(F7-A1)等部位的D2有明显下降的趋势，在右前额(PF2-A2)、右额叶(F4-A2)及右顶叶(P4-A2)等部位的D2明显升高；而中晚期抑郁症组及双相抑郁症组的D2变化不明显.正常组F7的D2值显著高于其它各导联(P<0．01).单相抑郁组1的F7其D2均数低于单相抑郁组2及双相抑郁组，但差异并不显著(P>0．05).

2．4 各组内PF1-A1关联维数D2值与组内其它导联的比较

在音乐启动条件下，对各组内PF1-A1的D2值与组内其它导联进行比较，结果如表4所示.

表4 唤名+3类音乐启动下各组PF1-A1关联维数D2值的方差比较

混合方差分析表明，单相组1被试PF1-A1的D2值主效应显著(F=6.08，p<0.05)；单相组2D2的主效应不显著(F=0.54，p>0.05)；正常组D2的主效应最显著(F=10.24，p<0.05)；而双相组D2的主效应不显著(F=0.87，p>0.05).

可见，在唤名+3种音乐启动条件下，早期单相抑郁症患者和正常组被试PF1-A1的关联维数D2值的主效应均显著，而中晚期单相抑郁症患者及双相抑郁症患者的都不显著.

3 讨 论

本人姓名唤名作为一种与自我高度相关的刺激，能诱发当事人比较敏锐和相对显著的反应，还能诱发精神病患者中枢神经系统的脑电活动.其机制在于，他人对被试姓名的唤名刺激可以诱发被试的自我回忆与自我认知反应，自我回忆基于自传体记忆(由扣带回后部加工)，自我认知主要由前额叶的背外侧正中区执行.但单纯采用唤名刺激的实验模式具有一定的缺陷，难以检测被试对外部刺激的情绪反应.

萨伽德指出，人脑的前额叶腹内侧正中区主要负责情感认知,其中左侧主要负责维系与强化主体的正性情绪，右侧主要负责维系与强化人的负性情绪[2]66.为弥补唤名刺激的缺陷，实验采用唤名+音乐刺激的复合启动模式，将音乐刺激细化为3种类型(轻快型、忧伤型和宁静型)，以深入检测被试对象征不同情绪的音乐与唤名刺激的特殊情绪反应.其认知机制在于，轻快的音乐能够激发人脑左半球的积极情感体验，悲伤的音乐则能激发人脑右半球的消极情感体验[3].借助唤名+音乐刺激，能有效引发被试大脑的整体性复杂反应，因而便于同时检测被试的情感认知与符号认知状况，并借助非线性脑电技术获得对被试大脑高阶复杂活动的全息表征[4].

3．1 抑郁症PF1-A1关联维数降低与左侧前额叶腹背侧正中区的脑电活动减退

该实验中，4组被试呈现了反差显著的左前额叶(PF1-A1)非线性脑电振幅，其中正常组PF1-A1的D2具有最显著的升高特点，严重的单相抑郁症和双相抑郁症患者则明显缺乏此种特征，早期的单相抑郁症患者PF1-A1的D2也具有中度升高的特点.这表明，抑郁症患者均存在左前额叶背外侧皮层功能减退的现象.因此，可以把PF1-A1的D2作为诊断早期单相抑郁症的有效指标.

左前额叶具有注意、选择、比较、判断和提取记忆信息等功能，与记忆编码、检索、提取和输出执行有关，特别是在工作记忆方面发挥着关键作用，参与建立有意义的语义联系，使客观信息与自我形成更深刻的本质联系，有助于主体保持与提升自我的元认知能力、强化对情知意的调节效能、改善与优化自己的社会认知行为[2]274-275.左侧脑半球(尤其是前额叶)损伤的患者容易出现抑郁症，右侧脑半球前额叶的损伤则容易导致躁狂型抑郁症和双相抑郁症等[5].左前额叶背外侧皮质的功能减退，可能是中晚期单相抑郁症及双相抑郁症患者最显著的大脑病理学特点.

3．2 单相与双相抑郁症被试在唤名+音乐刺激下呈现的左右侧导联D2值异常

在唤名+音乐刺激下，早期单相抑郁症患者的左半球多数导联低于正常组,其右半球的多数导联则高于正常组，具有显著差异；中晚期单相抑郁症及双相抑郁症患者的大脑左侧多数导联低于正常组,其右侧导联大多高于正常组，但早期单相抑郁症患者的右前额叶(PF2-A2)及左前额叶(PF1-A1)导联的关联维数分别显著高于及低于中晚期单相抑郁症和双相抑郁症患者.

3．3 D2值高低所表征的心理学和生理学内容

国内外相关研究认为，大脑在进行思维活动时，其间的D2增高[6]，且D2增高涉及大脑皮质特定区域的专一功能[7].但这些研究尚未体现对早期抑郁症的诊断效能,仅有助于鉴别中晚期不同类型抑郁症的脑半球脑电特征.笔者的研究不仅有助于诊断早期抑郁症，而且对患者异常脑区的定位更为细致和精确，如对左右侧前额叶的腹内侧与背外侧正中区的脑电异常及关联维数差异的显著性标记.

也有学者认为：D2能够表征个性主体的元认知水平，非线性脑电技术有助于捕捉大脑神经系统的非线性高频低幅同步波等复杂特点[8]；人脑的D2随着人的情感活动的效价、强度和唤起度的变化而产生相应的升调或降调[9].笔者的实验揭示了上述规律.

此外，有研究结果表明：D2随年龄增加而升高；中晚期抑郁症患者的大脑之一级脑区的D2变化具有显著性差异[10].但这些研究未对各型抑郁症患者的脑电特征及其D2做出系统比较，也未对抑郁症患者的非线性脑电特征做出二三级脑区功能的精细定位.而笔者的研究弥补了上述不足.另有学者发现，EEG的复杂度随着脑认知模式的翻转(由对象化认知转为Default-made netwok)而呈现出降低的趋势，这一趋势在大脑额叶体现得尤为明显[11].

3.4 抑郁症的发生机制及演进序列

据国内学者的脑成像研究，双相抑郁症患者的糖代谢率显著低于单相症、狂燥症及正常对照组，经治疗后得以升高[12].不少抑郁症患者在早期就表现出对环境和自我认知的扭曲偏向，其认知损害可继发于抑郁性情感症状[13].但相关研究却未对抑郁症的发生机制及演进序列做出理论概括.笔者的研究结果提示，具有轻度抑郁症状的患者最早出现的精神症状是情感认知异常，尤其是对不同的音乐刺激产生异常的情感反应；其对自我与他人的认知异常则属于继发性症状；患者因着对自我情感认知的能力下降、情感调控能力减弱而导致其抑郁症状的发作及加重.因此，采用“唤名+音乐刺激”的非线性脑电分析方法，可以有效诊断及预测早期抑郁症患者并做出更客观的病程预测与治疗评价.

4 结 论

该研究提示：1) 唤名+音乐刺激可选择性诱发早期单相抑郁症患者的非线性脑电之关联维数的异常增益，借此可辨别早期单相抑郁症与正常人及中晚期单相抑郁症、双相抑郁症.2) 单相抑郁症与双相抑郁症患者具有不同的脑电关联维数分布特点.4组被试的D2值总体呈现为正常组>早期单相抑郁症组>中晚期单相抑郁症组>双相抑郁症.其中，早期单相抑郁症患者的左半球多数导联略低于正常组，其右半球的多数导联显著高于正常组(P<0．05)；早期单相抑郁症患者位于右前额叶(PF2-A2)及左前额叶(PF1-A1)的关联维数D2分别高于和低于中晚期单相抑郁症及双相抑郁症患者，其差异显著(P<0．05).3) 左侧前额叶背外侧正中区及腹内侧正中区的皮层功能紊乱成为极重要的情绪“扳机”，可能是导致单相及双相抑郁症发病的高阶心脑原因.

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