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脑成像——重度抑郁者患者的新希望

2018-05-17 那角落 >>中科院之声

(图片来自网络)


抑郁症又称抑郁障碍,是长久而且明显的心情低落。抑郁症是一种精神类疾病,在生理和心理上都对人们造成了一定的影响。据世界卫生组织最新统计结果显示,全球约有3.5亿人饱受重度抑郁症的困扰,并导致每年100多万人自杀,由重度抑郁症所带来的经济花费已经超过癌症、糖尿病等诸多常见疾病。

对重度抑郁症患者来说,目前的治疗手段还有诸多问题要解决。而脑成像无疑给重度抑郁症的治疗提供了一个新的有效方式。


脑成像,看看你的脑子有啥异常


脑成像,就是给脑子照相。当前,脑成像已经成为脑疾病研究的必要手段之一,通过利用磁场和脉冲等成像技术,来获得脑组织结构以及神经元功能活动等情况。


(图片来自网络)


不同的“照片”可以提供大脑的功能或者结构的不同信息:


  • 功能磁共振影像(fMRI),基于血氧水平依赖性信号,反映大脑执行某种任务或者静息态时,对应脑区的神经元活动;

  • 结构磁共振影像(sMRI),提供大脑的组织结构信息,如灰质、白质、脑脊液;

  • 弥散磁共振成像(dMRI),通过计量人体组织内水分子随机运动的特性来追踪大脑白质纤维并反映其解剖连接性。



科学家发现,精神疾病患者的病情严重程度或认知表现往往与特定脑区的结构损伤或功能异常密切相关。例如,阿尔兹海默症患者的海马体会随病情严重程度呈现不同程度的萎缩。进而影响与之相关的一系列认知、记忆功能。


健康人与阿尔兹海默患者海马差异


然而,大部分精神类疾病的脑结构、功能异常是极其细微肉眼不可分辨且难以定量衡量的。比如重度抑郁患者,他们的脑前额叶-边缘系统(杏仁核、海马等)中灰质密度和分数低频振荡幅度(fALFF)显著低于健康人。

但是,这种差异很难去定量衡量。目前临床上,精神疾病的病情诊断大多基于患者的行为表现和医师的个人经验,进行定性分析和合理推测,因此医生的主观因素不可避免。此外,由于多种精神疾病的认知或者行为表现之间存在重叠交叉,单纯的只依赖于症状或者行为表现的诊断存在明显不足。

因此,急需一种能够及时辅助诊断或治疗的并具有客观性的神经影像学标识。近期,中科院自动化所的科学家们就在这一领域取得了系列进展。


准确预测重度抑郁症电痉挛疗法的疗效


重度抑郁症是一种慢性精神类疾病,治愈率低,复发率高。目前在临床上,尽管结合心理疗法与药物疗法的传统治疗策略取得了一定效果,然而,精神疾病发病机理复杂、临床生物学差异多变,对于以上任何一种治疗方案而言,通常只有50%的患者能够恢复健康。


在很大程度上,很难确切的说清楚对于特定的抑郁病人而言,哪种治疗最可能有效。这就意味着,病人在初步治疗失败后,还需要尝试其他一系列治疗方法。


电痉挛疗法(ECT)的治疗效果稳定、快速,在临床上得到广泛认可,尤其是对于那些药物治疗无效,且伴有强烈自杀倾向的重度抑郁患者,电刺激疗法有着较高的治愈率。但是,电刺激疗法对人的认知等方面都存在较大的损伤。因此,电刺激疗法通常是病人在药物疗法失败后,才会选择的治疗方案。


电痉挛疗法示意图(图片来自网络)


那么,如果可以在患者接受电刺激治疗之前,对其治疗后状态恢复是否显著进行准确的预测,这样不就能够让医生们制定出最有的医疗决策,最大限度地减轻病人经济负担与精神损害了呢!


按照这个思路,中科院自动化所的隋婧教授团队进行了探索和研究。科学家们利用重度抑郁症患者治疗前的结构磁共振影像(SMRI)特征,对其治疗后的症状恢复情况进行定量的预测。


研究结果显示,大脑中的右侧海马、右眶额皮层、右颞下回、左侧楔前叶、左侧辅助运动区及左侧舌回,这六个脑区可作为预测抑郁症患者 ECT 恢复情况的潜在生物标识(如下图所示)。


抑郁症 ECT 疗效预测的靶点。Jiang R. et alNeuropsychopharmacology 43:1078–87 (2018)


研究结果显示,该方法的预测准确率在3个中心均达到85%以上,有较大的临床应用价值。科学家们希望下一步将该技术应用到其他精神疾病患者的脑影像特征之上,对多种不同类型的治疗措施进行预测分析。


用遗传因子影响数据来研究抑郁症患者大脑异常


抑郁症遗传度为30%–40%,而表观遗传因素在抑郁症中有重要作用。microRNAs 是一类重要的表观遗传调节因子,能够调节超过50%的人类基因,其中,miR-132 被认为是与抑郁症症状的发病机制和神经元机制密切相关的表观遗传因子。


日前,中科院自动化所隋婧教授团队与四川大学华西医院马小红教授团队合作,首次尝试探索了未用药抑郁症患者的多模态脑影像与 miR-132 的异常表达之间的联系。


结果表明,未用药抑郁症患者中高表达的 miR-132 水平与人脑前额叶-边缘系统(杏仁核、海马等)中降低的 fALFF(分数低频振荡振幅)和 GM(灰质)相关,且连接上述脑功能-结构共变脑区的脑白质纤维束——丘脑前辐射(ATR)、胼胝体压部/膝部的完整性受损(分数各向异性降低)。更重要的是, 上述脑区的功能与结构变化还与抑郁症患者受损的注意力和执行控制功能相关(如下图所示)。


未用药抑郁症中与 mir-132 的异常表达相关的多模态公变模式。Qi S. et al Brain 141(3):916-926.


本研究提供了一种影像遗传学关联研究的新方式,为以后郁抑症的治疗提供了一种新的思路。


现在,我们已经了解到了脑影像对重度抑郁症患者治疗所提供的帮助,目前科学家们还在继续进行深入的研究,希望能在这方面有更多的探索和尝试,让更多有效的治疗方法真正应用到临床中,为重度抑郁症患者带来更多的希望。


来源:中国科学院自动化研究所



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