青少年抑郁症磁共振静息态默认网络功能连接研究

谢生辉，高 阳，乔鹏飞，苏日娜，吴 琼＊

（内蒙古医科大学附属医院影像诊断科，内蒙古 呼和浩特 010050）

抑郁症是一种复杂的神经精神类疾病，以自我情绪低落、悲观、高度敏感性以及认知控制失调为特征的一类神经功能综合症，严重者可出现自杀念头和行为。青少年抑郁症往往更复杂，病理生理学基础尚不明确，常常伴发合并症，如：焦虑症、行为障碍或对立违抗性疾病等。青少年抑郁症诊断往往缺乏客观诊断依据。近年来，神经影像学研究飞速发展，为抑郁症神经生理研究奠定了基础。其中脑网络功能得到更多关注，尤其静息态默认网络（depression default mode network，DMN）。DMN是一组在功能上表现为一致性的脑区，认为与自我反映、自我参照、外在环境及内省状态的监视等密切相关[1]，DMN被认为是抑郁症重要的神经生理机制[2]。因此，本研究选取PCC作为种子的进行DMN功能连接研究。

1 材料与方法

1.1 研究对象

1.1.1 抑郁症组选自2017-01~2018-12就诊于内蒙古精神卫生中心的青少年抑郁症患者25例，纳入22例（剔除3例，头动超过2mm或2°），年龄13~18岁。（1）入组标准[3]：①符合《美 国 精 神 障碍诊断与统计手册第四版》抑郁症的诊断标准；②24项汉密尔顿抑郁量表评分≥21分；③右利手；（2）排除标准：①颅内存在器质性病变者或其他神经系统疾病；②继发性抑郁症者；③存在磁共振检查禁忌症者。

1.1.2 健康对照组选自临床招募的健康志愿者，年龄、性别、利手及受教育程度与抑郁症组匹配。无精神系统疾病及家族史，无严重头颅外伤史，近期未服用过任何药物。

所有受试者自愿参加并签署知情同意书。

1.2 MRI检查

使用美国GE公司Discovery MR750 3.0T扫描仪，采用8通道头颈联合线圈，嘱受试者清醒，闭眼，平卧均匀呼吸，尽可能不做任何思维活动。常规扫描序列包括：轴位T2WI、T1WI，以排除器质性病变，rs-fMRI采用梯度-平面回波成像序列（GRE-EPI）采集，参数：TR=2000ms，TE=30ms，层厚：4mm，间隔：0mm，FOV=24x24cm，采集矩阵：64x64，FA（Flip Angle）：90°，从下向上采集，扫描范围包括全脑，层数：33，采集190个时间点。

1.3 数据处理分析

1.3.1 数据预处理所有的磁共振原始数据均在Matlab 2014a平台上采用DPARSFA软件包进行预处理，先去除前10个时间点，以保证数据可靠性，然后依次进行时间校正、头动校正、空间标准化、数据平滑处理、滤波、去线性漂移等。

1.3.2 种子点的选择本研究采用基于体素的方法，使用种子点相关分析法（seed-based correlation analysis），选取PCC为种子点（Talairach坐标：-5，-49，40），计算DMN内的功能连接，经Fish-er’s变换转化为Z值，以改善其正态性。

1.4 统计分析

采用SPM 8软件对抑郁症组及正常对照组功能连接矩阵进行双样本t检验（P<0.01，Alphasim校正，cluste＞20）。采用SPSS 17.0进行相关分析，将患者各ROI间的功能连接Z值与病程、HAMD24总分及各因子分等临床特征进行Pearson相关分析，检验水准α为0.05。

2 结果

2.1 与正常组对照比较结果

功能连接度增加脑区为颞中回、顶下小叶脑区；功能连接降低的脑区为前扣带皮层、内侧前额叶及背侧前额叶脑区（见图1、2及表1）。

2.2 相关性分析

腹内侧前额叶皮层与抑郁症量表评分存在负相关关系（见表2）。

表1 病例组与对照组DMN改变的脑区Tab.1 The brain area of DMN change in case group and control group

表2 抑郁症DMN各ROI功能连接值与临床特征的相关性Tab.2 The correlation between the functional connection of various ROI and clinical characteristics of DMN in depression

图1 青少年抑郁症组和对照组相比，DMN中显著差异的脑区Fig.1 There were significant differences in DMN between the two group

图2 青少年抑郁症组和对照组相比，DMN中显著差异的脑区Fig.2 Compared with the control group,there were significant differences in DMN between the two groups

3 讨论

我们比较了青少年抑郁症患者和匹配的健康对照组之间DMN内连接强度的差异。PCC是DMN中的关键节点，PCC连接性在青少年抑郁症中有显著变化，且青少年抑郁症患者于中线区功能区连接变化更大。我们去除年龄、性别、智商及量表评分的影响后，这些差异仍然存在。同时，临床量表评分、临床表现的异质性的相关分析结果，都印证青少年抑郁症患者存在脑功能的异常。

本研究结果显示PCC与内侧前额叶区域及背侧前额叶之间的功能连接减低并且与焦虑/躯体化因子之间存在相关性。内侧前额叶皮质区域在自我参照处理中发挥关键作用[4]，PCC和前扣带皮层的连接与情绪调节和应对行为有关。因此我们认为DMN在青少年抑郁症及其相关临床生物学行为中的起关键作用，DMN的前区和后区可能在情绪行为的不同方面有不同的参与，并且在发育过程中很早受到抑郁症状的影响[5]。大脑皮层中线结构之间的相互作用对于理解抑郁症自我关注增加脑功能基础及其与参与情绪调节方面具重要作用，并且这些脑区的连接性与反刍之间存在相互关系[6]。

本研究结果与以往对成人抑郁症患者DMN的研究一样[7]，PCC功能连接存在异常，但PCC与其他区域之间连接增强的病因尚不明确。PCC与其他DMN区域之间的连接强度发生了改变，虽然这些发现可以反映出DMN中每个大脑区域的“过度活跃”脑区，选择性地限制信息输入该网络，这种内在关系不能简单地解释为一种与“状态”相关的现象[8]，这是否代表青少年抑郁症在脑发育中形成的一种“疤痕”[9]，这是否成为重症抑郁症患者出现症状之前就能检测到的脑特征，仍然是一个有待研究的问题，需要进一步纵向研究[10]。这对于青少年抑郁症病理生理学改变有重要意义。

目前，DMN网络功能连接特性的生物学意义还不十分清楚。有学者认为单一功能连接性异常是否具有意义，脑结构的变化是否参与其中。然而，最近的meta分析[11]报告显示，重度抑郁症患者中功能连接区异常脑区脑结构完整，灰质体积并没有变化，这一结果印证了我们的结论。因此我们认为，更多的连接变异性反映的是神经元沟通改变，而不是结构连接异常的次生变化，显示了与抑郁症相关的神经回路的主要异常，从神经层面上阐明连接变异性的确切含义及其与连接强度的关系。

总之，我们研究青少年抑郁症中PCC的功能连接性。该研究结果与之前成人MDD研究基本一致，PCC连接异常和情绪调节行为之间的临床相关关系提供了证据。我们也推测这种因为功能关系中的潜在异常不仅存在于DMN内部，也存在于DMN与其他相关神经系统紊乱（如任务控制）之间。为了更全面地解决这个问题，未来的研究需要更全面的多脑区或网络之间的关系研究探讨。