大脑岛叶形态及功能改变与抑郁症的关系研究进展

朱琳，文春梅，吴喆，吴倩，常履华

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)

·综述·

大脑岛叶形态及功能改变与抑郁症的关系研究进展

朱琳，文春梅，吴喆，吴倩，常履华

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)

岛叶是位于脑组织深部的皮质结构，参与处理传入大脑的内脏感觉、内脏运动、前庭觉、注意、疼痛、情绪、语言、运动、音乐和饮食等相关信息，还与味觉、视觉、嗅觉、听觉、触觉有关。神经解剖学研究发现重度抑郁症患者岛叶的大体形态异常。功能影像学研究发现抑郁症患者的大脑岛叶形态和代谢均有明显改变。岛叶形态及功能改变很可能是抑郁症发生的病理基础。

大脑；岛叶；岛叶结构；岛叶功能；抑郁；抑郁症

2005年世界卫生组织提出，到2020年，重度抑郁症将成为继心血管系统疾病后危害人类健康的第二大疾病。许多学者对抑郁症的病因进行了研究，包括神经递质、社会心理、神经内分泌、基因等各个方面。随着影像学的发展，有许多学者对抑郁症与大脑结构的相关性进行了探究。任务态、静息态功能磁共振成像(fMRI)及正电子发射计算机断层显像(PET)不仅能够反应抑郁症患者大脑形态学的改变，还能反应大脑功能网络连接、代谢水平以及血流灌注的改变，为抑郁症的研究提供了影像学证据，提示前额叶、边缘叶及其相邻脑结构间功能连接网络与抑郁症的发生有关[1]。与此同时，学者们[2～4]发现抑郁症患者大脑岛叶的形态和代谢均有明显改变。岛叶是位于脑组织深部的皮质结构，参与处理传入大脑的内脏感觉、内脏运动、前庭觉、注意、疼痛、情绪、语言、运动、音乐和饮食等相关信息，还与味觉、视觉、嗅觉、听觉、触觉有关。PET和fMRI研究发现岛叶参与了情绪障碍、惊恐障碍、强迫症、创伤后应激障碍、精神分裂症等[5]精神疾病的病程。近年来，大脑岛叶形态及功能改变与抑郁症发生的关系已逐渐为人们所关注，研究也越来越多，现将大脑岛叶形态及功能改变与抑郁症的关系研究进展情况综述如下。

1 岛叶的解剖

岛叶位于大脑外侧裂深部，背覆由额叶、颞叶、顶叶构成的岛盖，岛中央沟自后上向前下将岛叶分为前后两部分，岛叶深部由外向内依次为最外囊、屏状核、外囊、壳核。岛叶与周围结构有着广泛的纤维联系。在环岛沟平面，岛叶上方是源自放射冠的皮质脊髓束，后方是弓状纤维，使得岛叶与周围脑叶的白质产生广泛联系。岛叶前部与边缘叶、杏仁核、丘脑前核、下丘脑、中脑被盖、额叶眶面等结构共同构成边缘系统，与网状结构和大脑皮层有广泛联系，毗邻重要的初级听觉中枢、语言中枢、下面部的感觉和运动区。岛叶的血供主要来自大脑中动脉第二段(即M2段)，每侧约有96支岛动脉[6]。在岛叶的后下方，大脑中动脉发出长穿支供应放射冠区域，其中包括皮质纤维束、皮质脊髓束、以及5-羟色胺能神经元和肾上腺素能神经元的上行传导通路。正因岛叶与周围结构的广泛联系及其毗邻的重要结构，并参与构成边缘系统，使岛叶在大脑功能中具有重要地位。

2 岛叶的功能

岛叶是中继站，能够综合并连接脑内多样化的信息。岛叶与前额叶、颞叶及边缘系统等均有联系，对听觉、味觉、厌恶情绪、腹部感觉、胃动力、心血管系统等发挥调控作用。岛叶有四个网络结构区域分别与运动感觉、社会情感、认知和嗅、味觉相关。其中运动感觉主要激活岛叶中后部，社会情感主要激活岛叶前部腹侧区域，味觉与嗅觉刺激主要激活岛叶中央区域，而认知任务完成的过程激活岛叶前部背侧区域；在岛叶的背侧有一个功能重叠区域，能够将自身感觉的瞬间图像、环境和动机、社会交往进行综合，从而形成一个有知觉的自我；单纯的感觉信息首先在岛叶后部进行加工处理，经过整合感觉与认知评价，最终在岛叶前部完成整合[7]。岛叶前部腹侧、前底部与情绪密切相关，在情绪的产生和调节过程中发挥重要作用。岛叶前底部可能与共情有关，它在情感加工与镜像神经系统之间起到了连接作用，感知他人疼痛的感受，并使自身能够与观察对象的痛苦情感相匹配。Lamm等[8]的研究提示岛叶前部是社会情感产生的重要部位，包括对自身情感和他人情感、思想的感受。个体在作出风险性决策时，岛叶前部发挥重要作用。Touroutoglou等[9]研究发现岛叶前部至少有两个主要的功能区域与信息的检测和处理有关，提出岛叶背侧区域是执行注意任务的基础，腹侧区域则是情感体验的基础，右岛叶前部腹侧和背侧脑功能网络的连接在情绪管理中有重要意义。

岛叶皮质在自主神经功能调节中发挥关键作用[10]。刺激迷走神经能够有效改善难治性抑郁症患者的症状。而且学者们[11, 12]还发现右侧岛叶主要调控交感神经功能，其损伤将影响交感系统和情感的觉醒，引起变态反应消失、意志力行动减退等；左侧岛叶主要调控副交感神经功能，其损伤会影响副交感系统的功能，从而出现暂时的听觉和语言障碍。

基于岛叶的上述功能，其很有可能在抑郁症的发生中发挥作用，在功能影像学的研究中也观察到了抑郁症患者岛叶的改变。

3 岛叶与抑郁的关系

目前认为岛叶是自主神经、内脏运动、情感感知等各种信息的整合中心。因此，岛叶形态或功能的改变，可能不仅与抑郁症的发生有关，还可能是抑郁症患者出现认知功能障碍或情感障碍的病理基础[13]。

3.1 岛叶形态改变与抑郁 Nagai等[5]发现岛叶的形态改变与重度抑郁症患者躯体化症状的出现有关。fMRI研究发现抑郁症患者左侧岛叶前部的体积明显减小，但其抑郁的严重程度与岛叶体积变化并无明显关系[2]。另外，抑郁症患者大脑皮层的厚度较正常人群变薄，采用电休克疗法治疗药物抵抗的抑郁症患者后，其大脑皮层的厚度稍有增加，以颞叶及岛叶皮层为著[14]。岛叶功能区的变化与抑郁症的发生有关。在健康人群中，情绪相关峰值位于岛叶前部背侧，而在抑郁患者中，情绪相关峰值则移位到了岛叶前部腹侧，这种功能区的移位很可能也与抑郁症发病有关。Yang 等[15]分析了116例卒中患者后遗症期的颅脑fMRI，发现右侧岛叶、右侧上纵束与左侧壳核的损伤与重度抑郁症有关。另有研究[16]发现，抑郁症患者左侧岛叶对负性刺激的反应较其它脑区迟钝，在使用文法拉辛治疗两周后，这种反应力的差异减小。上述研究结果提示岛叶体积及特定功能区的改变与抑郁发生有关。

3.2 岛叶功能改变与抑郁 默认模式网络(DMN)是维持静息状态时基础神经活动的脑网络,静息态功能磁共振成像显示楔叶、楔前叶、前扣带回腹侧皮质、前额叶背外侧和内侧皮质、顶叶皮层下部、颞上回、眶额叶皮层和海马旁回都参与构成DMN。在个体从事如自传性记忆提取、监控外界环境以及控制自身心理状态等多种事务中发挥着重要作用,且与记忆有关的结构被证实是DMN的核心成分。同时，DMN也是抑郁症发病相关病理学机制研究的重要靶点，有研究[17]发现岛叶是DMN中的一个原始节点，对DMN有重要的调节作用[18]。在fMRI研究中，Manoliu等[19]发现抑郁症患者右侧岛叶前部功能异常与DMN、中央执行网络的连接异常有关，这种连接异常能影响到患者的症状及病情严重程度。在抑郁症患者中，DMN功能失调，岛叶与DMN的连接减弱，更容易被负性刺激激活，从而对负性刺激的反应增强[20]，这可能是抑郁症的潜在病理机制。脑刺激相关治疗研究显示通过降低岛叶活性对抑郁症的治疗有一定效果。

前扣带回和岛叶是情绪与认知的整合脑区，负性刺激可以使该区的脑功能连接增强。研究[21]发现，前扣带回与岛叶之间的功能连接与抑郁症的临床发病进程有关，抑郁症抑郁发病时间越长，二者的功能连接损害越严重。因此，岛叶与前扣带回之间的功能连接可能与负性刺激的处理有关，在抑郁症患者中，这种功能连接失代偿，被严重损害。此外，右侧岛叶与前扣带回之间的连接网络不仅与抑郁症的发生有关，还很可能与焦虑症的发生有关。另有报道[1]，前额叶-岛叶-杏仁核-海马之间的内在功能连接网络也与抑郁症的发生有关。

总之，岛叶及其相邻脑区之间的功能连接网络很可能与情绪的管理及相应刺激的处理有关，岛叶内部及其相邻脑区的功能连接受损可能是精神疾病发生的相关因素。

3.3 岛叶活性、物质代谢与抑郁 岛叶活性及其物质代谢与抑郁的发生发展也有关。局部一致性 (ReHo)是我国学者臧玉峰等于2004年提出的一种用于描述静息状态下局部脑功能连接的指标，可以反映神经元的自发性活动。有学者[22, 23]发现，在静息状态下重度抑郁症患者右侧岛叶、小脑左侧的ReHo值降低；而难治性抑郁症患者左侧岛叶的ReHo降低[24]。此外，岛叶区域的活性减低与抑郁症患者食欲减退有明显相关性[25]。身体知觉问卷(BPQ)用于对受测者身体意识、压力反应、自主神经系统反应性等的评估，得分越高提示其对应功能的损伤越严重。在抑郁症患者中，BPQ评分升高多伴有双侧岛叶神经活动减少，尤其左侧岛叶的神经活动及其相关BPQ分值变化与抑郁症的严重程度相关[26]。然而，也有相关报道[20]指出抑郁症患者的岛叶对负性刺激的反应性增高，并且在识别愉快的面部表情图像时，功能磁共振显示抑郁症患者的岛叶活动较健康组人群增强。这些研究结果的不同可能与研究人员的研究方法、受测者抑郁症严重程度的、受测状态(任务态与静息态)的不同、岛叶功能及其相关功能网络连接的代偿与失代偿有关。

岛叶区神经递质变化与抑郁症的发生密切相关。5-羟色胺和去甲肾上腺素的失衡是抑郁症发生的重要生物化学机制。电休克治疗有效时，抑郁症患者岛叶区结合的5-羟色胺受体较治疗前明显减少。有学者[27]提出迷走神经刺激术在治疗初期主要通过降低右侧扣带皮层神经元的活动起到抗抑郁的作用，而在后期则通过激活脑干多巴胺治疗抑郁。学者们[28]发现，在接受经颅重复磁刺激术治疗有效的抑郁症患者中，间歇性θ爆发刺激减弱了前额叶背外侧皮质与右侧岛叶前部之间的联系，同时也减少了该区γ-氨基丁酸、谷氨酸和谷氨酰胺复合物的产生。此外，有学者[3]还发现，抑郁症患者岛叶代谢型谷氨酸受体的结合减少。PET-CT检查也发现抑郁症患者的岛叶、边缘系统、基底核、丘脑、小脑均有代谢异常，其中岛叶区域的代谢明显下降[4]。因此，探究抑郁症患者岛叶活性及其局部物质代谢的变化很可能有助于在临床中进行抑郁的筛查、诊断、治疗以及预后判断。

岛叶的形态及功能改变可能参与了抑郁症的发生发展进程。探明抑郁症患者岛叶相关变化不仅能够进一步阐释抑郁症及其相关认知功能改变产生的机制，而且还将有助于对抑郁症进行筛查、诊断、治疗以及预后评价，对早期给予药物治疗、物理治疗以及心理治疗有指导作用。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.43.031

R395.2； R749.1

A

1002-266X(2017)43-0097-04

国家自然科学基金资助项目(81601134);昆明医科大学附属第一医院博士启动基金资助项目(2015BS007)。

吴倩(E-mail: wqloalei@163.com)，常履华(E-mail: changluh@aliyun.com)

2017-03-27)