診斷早期單相抑郁癥的非線性腦電研究

曹明富,丁 峻,李 莉,洪曉芬

(1.杭州師范大學(xué) 錢江學(xué)院，浙江 杭州 310012；2．浙江省人民醫(yī)院，浙江 杭州 310014；3．杭州市第七人民醫(yī)院，浙江 杭州 310012)

抑郁癥的核心根源在于患者的認(rèn)知評(píng)價(jià)出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致情感抑制、行為無能、思維遲緩等反應(yīng)癥狀.因此，前額葉及聯(lián)合皮層與杏仁、海馬結(jié)構(gòu)的早期腦電輕微異常改變，便成為該研究著力探查并確立敏感性高、特異性強(qiáng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)之根本內(nèi)容.利用混沌與分形理論等非線性動(dòng)力學(xué)原理研究和分析大腦的功能活動(dòng)狀態(tài)，已經(jīng)成為大腦功能研究的新熱點(diǎn).腦電非線性動(dòng)力學(xué)分析可以提供有關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能、相互聯(lián)系的信息以及大腦功能活動(dòng)變化軌跡等情況.

目前，國內(nèi)外學(xué)者主要運(yùn)用腦電非線性動(dòng)力學(xué)方法對認(rèn)知障礙(阿爾茨海默氏病等)、癲癇、癡呆(血管性及代謝性癡呆)、腦損傷、中風(fēng)等疾病進(jìn)行更精細(xì)的特異性診斷，而針對大腦認(rèn)知功能(如睡眠、新生兒腦發(fā)育評(píng)估、記憶、思維、語言加工和情緒應(yīng)激等)的基礎(chǔ)性研究則比較少見.其原因在于腦電非線性動(dòng)力學(xué)方法是一種新興的交叉性技術(shù).它在臨床神經(jīng)病學(xué)的早期診斷和病程預(yù)測以及治療評(píng)估等方面初步顯示了較高的信效度，因?yàn)閷W(xué)者們?nèi)菀捉柚鄳?yīng)的臨床特征來驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)的客觀性效度；而在基礎(chǔ)研究及涉及更多認(rèn)知因素的精神神經(jīng)疾病(如抑郁癥、自閉癥、精神分裂癥等)方面，由于患者的外在體征并不明顯，主要表現(xiàn)為大腦與心理的結(jié)構(gòu)異常和功能障礙等內(nèi)隱特征，所以腦電非線性動(dòng)力學(xué)在這些方面的應(yīng)用還需要借鑒來自臨床神經(jīng)病學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1].

總之，國內(nèi)外目前有關(guān)早期診斷抑郁癥的非線性腦電研究很少，而且主要采用“喚名激”模式來探測嚴(yán)重的抑郁癥患者及更年期抑郁癥患者之特定腦區(qū)的關(guān)聯(lián)維數(shù)變化，尚未發(fā)現(xiàn)采用“喚名+音樂啟動(dòng)情緒”這種復(fù)合性方法診斷早期抑郁癥患者的研究樣例.鑒于早期抑郁癥患者對音樂刺激所誘發(fā)的情感反應(yīng)比喚名式的言語刺激所誘發(fā)的情感反應(yīng)更強(qiáng)、更靈敏、更豐富[2]65，該研究項(xiàng)目運(yùn)用非線性腦電動(dòng)力學(xué)分析方法，對3類抑郁癥患者和正常組進(jìn)行基于“喚名+3種音樂刺激”技術(shù)的定量對比研究，以探討有效診斷早期抑郁癥的技術(shù)方法與臨床標(biāo)準(zhǔn).

1 材料與方法

1.1診斷標(biāo)準(zhǔn)抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)采用“漢密爾頓抑郁量表”(HRSD)標(biāo)準(zhǔn).

1．2一般資料病例樣本來自上海市精神衛(wèi)生中心及杭州市第七醫(yī)院.早期單相抑郁癥組18例(男性7例，女性11例)，平均年齡(23．46±8．52)歲；中晚期單相抑郁癥患者18例(男性10例，女性8例)，平均年齡(34．52±4．86)歲；雙相抑郁癥患者18例(男性10例，女性8例)，平均年齡(30．62±5．74)歲；正常對照組18例(男性9例，女性9例)，平均年齡(25．16±4．38)歲.所有被試均具高中以上文化程度，右利手，3組患者在近3周內(nèi)未服用抗抑郁藥，無其他精神性及軀體性疾病.由項(xiàng)目組研究者事先告知被試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)，獲得被試的同意后，雙方簽署知情同意書.

1．3儀器和方法實(shí)驗(yàn)儀器為Brain-Products V-AMP System 16型高頻腦電信號(hào)放大器，通頻帶寬0．3～100 Hz，采樣頻率500 Hz，模/數(shù)轉(zhuǎn)換.所有被試24 h內(nèi)禁煙、酒、咖啡等，保證充足睡眠.試驗(yàn)在安靜的屏蔽室內(nèi)進(jìn)行，按國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)安放并記錄16導(dǎo)腦電信號(hào)，以雙耳垂為參考.腦電采集均在被試處于閉目狀態(tài)下進(jìn)行，以減少眨眼干擾.采用E-Prime視聽刺激編譯軟件錄制的男女聲普通話+3組音樂，形成3組復(fù)合性聽覺刺激信號(hào).將被試姓名及3種音樂片段交替排序錄制，每種喚名刺激在60 s內(nèi)勻速間隔重現(xiàn)3次，每兩個(gè)刺激內(nèi)容之間以間隔5 s的空白基線作為對照信號(hào)，共進(jìn)行3個(gè)序列的周期性刺激.

1．4數(shù)據(jù)處理利用腦電非線性分析軟件BrainVision Analyzer，從采集的EEG中選取15 s偽差(眼動(dòng)、肌電等)很少的數(shù)據(jù)段，按時(shí)間順序?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行處理，取各導(dǎo)聯(lián)15 s的平均數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.關(guān)聯(lián)維數(shù)(D2)是描述混沌系統(tǒng)自由度信息的參數(shù)，反映了動(dòng)力學(xué)過程的復(fù)雜性，D2越高，表示所測EEG信號(hào)的復(fù)雜性越高.

1．5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPASS 9．0軟件，4組間的數(shù)據(jù)對比采用多元方差分析，組內(nèi)比較采用t檢驗(yàn).

2 結(jié) 果

2．1 喚名+輕快音樂啟動(dòng)(eo)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

比較結(jié)果見表1所示.與正常組相比，單相抑郁組1在左前額葉(PF1-A1)、左前顳葉(F7-A1)、左中顳(T3-A1)及左后顳(T5-A1)等部位的D2有明顯下降的趨勢，在右前額(PF2-A2)、右頂葉(P4-A2)、右前顳葉(F8-A2)、右中顳(T4-A2)及右后顳(T6-A2)等部位的D2則明顯升高.與單相抑郁組1相比，中晚期抑郁癥組及雙相抑郁癥組在上述部位的D2變化不明顯.正常組PF1-A1的D2顯著高于其它各導(dǎo)聯(lián)(P<0．01).單相抑郁組1 PF2-A2的D2均數(shù)高于單相抑郁組2及雙相抑郁組，其差異顯著(P<0．05)，借此可辨別早期單相抑郁癥與正常人、中晚期單相抑郁癥及雙相抑郁癥.

2．2 本人姓名喚名+憂傷音樂啟動(dòng)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

由表2可見，與正常組相比，單相抑郁組1在左前額葉(PF1-A1)、左前顳葉(F7-A1)、左后顳(T5-A1)等部位的D2明顯下降，在右前額(PF2-A2)及右中顳(T4-A2)等部位的D2則明顯升高.與單相抑郁組1相比，中晚期抑郁癥組及雙相抑郁癥組D2的變化相對不明顯.正常組PF1-A1的D2明顯高于其它各導(dǎo)聯(lián)，且差異顯著(P<0．01).單相抑郁組1 PF1-A1的D2均數(shù)顯著高于單相抑郁組2及雙相抑郁組(P<0．05)，借此可辨別早期單相抑郁癥與正常人，且不至于與中晚期單相抑郁癥及雙相抑郁癥相混淆.

表1 喚名+輕快音樂啟動(dòng)(eo)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

表2 喚名+憂傷音樂啟動(dòng)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

2．3 喚名+寧靜音樂啟動(dòng)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

表3 喚名+寧靜音樂啟動(dòng)條件下各組關(guān)聯(lián)維數(shù)D2比較

由表3可見，與正常組相比，單相抑郁組1在左前額葉(PF1-A1)、左中央(C3-A1)、左前顳葉(F7-A1)等部位的D2有明顯下降的趨勢，在右前額(PF2-A2)、右額葉(F4-A2)及右頂葉(P4-A2)等部位的D2明顯升高；而中晚期抑郁癥組及雙相抑郁癥組的D2變化不明顯.正常組F7的D2值顯著高于其它各導(dǎo)聯(lián)(P<0．01).單相抑郁組1的F7其D2均數(shù)低于單相抑郁組2及雙相抑郁組，但差異并不顯著(P>0．05).

2．4 各組內(nèi)PF1-A1關(guān)聯(lián)維數(shù)D2值與組內(nèi)其它導(dǎo)聯(lián)的比較

在音樂啟動(dòng)條件下，對各組內(nèi)PF1-A1的D2值與組內(nèi)其它導(dǎo)聯(lián)進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示.

表4 喚名+3類音樂啟動(dòng)下各組PF1-A1關(guān)聯(lián)維數(shù)D2值的方差比較

混合方差分析表明，單相組1被試PF1-A1的D2值主效應(yīng)顯著(F=6.08，p<0.05)；單相組2D2的主效應(yīng)不顯著(F=0.54，p>0.05)；正常組D2的主效應(yīng)最顯著(F=10.24，p<0.05)；而雙相組D2的主效應(yīng)不顯著(F=0.87，p>0.05).

可見，在喚名+3種音樂啟動(dòng)條件下，早期單相抑郁癥患者和正常組被試PF1-A1的關(guān)聯(lián)維數(shù)D2值的主效應(yīng)均顯著，而中晚期單相抑郁癥患者及雙相抑郁癥患者的都不顯著.

3 討 論

本人姓名喚名作為一種與自我高度相關(guān)的刺激，能誘發(fā)當(dāng)事人比較敏銳和相對顯著的反應(yīng)，還能誘發(fā)精神病患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)的腦電活動(dòng).其機(jī)制在于，他人對被試姓名的喚名刺激可以誘發(fā)被試的自我回憶與自我認(rèn)知反應(yīng)，自我回憶基于自傳體記憶(由扣帶回后部加工)，自我認(rèn)知主要由前額葉的背外側(cè)正中區(qū)執(zhí)行.但單純采用喚名刺激的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂幸欢ǖ娜毕?，難以檢測被試對外部刺激的情緒反應(yīng).

薩伽德指出，人腦的前額葉腹內(nèi)側(cè)正中區(qū)主要負(fù)責(zé)情感認(rèn)知,其中左側(cè)主要負(fù)責(zé)維系與強(qiáng)化主體的正性情緒，右側(cè)主要負(fù)責(zé)維系與強(qiáng)化人的負(fù)性情緒[2]66.為彌補(bǔ)喚名刺激的缺陷，實(shí)驗(yàn)采用喚名+音樂刺激的復(fù)合啟動(dòng)模式，將音樂刺激細(xì)化為3種類型(輕快型、憂傷型和寧靜型)，以深入檢測被試對象征不同情緒的音樂與喚名刺激的特殊情緒反應(yīng).其認(rèn)知機(jī)制在于，輕快的音樂能夠激發(fā)人腦左半球的積極情感體驗(yàn)，悲傷的音樂則能激發(fā)人腦右半球的消極情感體驗(yàn)[3].借助喚名+音樂刺激，能有效引發(fā)被試大腦的整體性復(fù)雜反應(yīng)，因而便于同時(shí)檢測被試的情感認(rèn)知與符號(hào)認(rèn)知狀況，并借助非線性腦電技術(shù)獲得對被試大腦高階復(fù)雜活動(dòng)的全息表征[4].

3．1 抑郁癥PF1-A1關(guān)聯(lián)維數(shù)降低與左側(cè)前額葉腹背側(cè)正中區(qū)的腦電活動(dòng)減退

該實(shí)驗(yàn)中，4組被試呈現(xiàn)了反差顯著的左前額葉(PF1-A1)非線性腦電振幅，其中正常組PF1-A1的D2具有最顯著的升高特點(diǎn)，嚴(yán)重的單相抑郁癥和雙相抑郁癥患者則明顯缺乏此種特征，早期的單相抑郁癥患者PF1-A1的D2也具有中度升高的特點(diǎn).這表明，抑郁癥患者均存在左前額葉背外側(cè)皮層功能減退的現(xiàn)象.因此，可以把PF1-A1的D2作為診斷早期單相抑郁癥的有效指標(biāo).

左前額葉具有注意、選擇、比較、判斷和提取記憶信息等功能，與記憶編碼、檢索、提取和輸出執(zhí)行有關(guān)，特別是在工作記憶方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，參與建立有意義的語義聯(lián)系，使客觀信息與自我形成更深刻的本質(zhì)聯(lián)系，有助于主體保持與提升自我的元認(rèn)知能力、強(qiáng)化對情知意的調(diào)節(jié)效能、改善與優(yōu)化自己的社會(huì)認(rèn)知行為[2]274-275.左側(cè)腦半球(尤其是前額葉)損傷的患者容易出現(xiàn)抑郁癥，右側(cè)腦半球前額葉的損傷則容易導(dǎo)致躁狂型抑郁癥和雙相抑郁癥等[5].左前額葉背外側(cè)皮質(zhì)的功能減退，可能是中晚期單相抑郁癥及雙相抑郁癥患者最顯著的大腦病理學(xué)特點(diǎn).

3．2 單相與雙相抑郁癥被試在喚名+音樂刺激下呈現(xiàn)的左右側(cè)導(dǎo)聯(lián)D2值異常

在喚名+音樂刺激下，早期單相抑郁癥患者的左半球多數(shù)導(dǎo)聯(lián)低于正常組,其右半球的多數(shù)導(dǎo)聯(lián)則高于正常組，具有顯著差異；中晚期單相抑郁癥及雙相抑郁癥患者的大腦左側(cè)多數(shù)導(dǎo)聯(lián)低于正常組,其右側(cè)導(dǎo)聯(lián)大多高于正常組，但早期單相抑郁癥患者的右前額葉(PF2-A2)及左前額葉(PF1-A1)導(dǎo)聯(lián)的關(guān)聯(lián)維數(shù)分別顯著高于及低于中晚期單相抑郁癥和雙相抑郁癥患者.

3．3 D2值高低所表征的心理學(xué)和生理學(xué)內(nèi)容

國內(nèi)外相關(guān)研究認(rèn)為，大腦在進(jìn)行思維活動(dòng)時(shí)，其間的D2增高[6]，且D2增高涉及大腦皮質(zhì)特定區(qū)域的專一功能[7].但這些研究尚未體現(xiàn)對早期抑郁癥的診斷效能,僅有助于鑒別中晚期不同類型抑郁癥的腦半球腦電特征.筆者的研究不僅有助于診斷早期抑郁癥，而且對患者異常腦區(qū)的定位更為細(xì)致和精確，如對左右側(cè)前額葉的腹內(nèi)側(cè)與背外側(cè)正中區(qū)的腦電異常及關(guān)聯(lián)維數(shù)差異的顯著性標(biāo)記.

也有學(xué)者認(rèn)為：D2能夠表征個(gè)性主體的元認(rèn)知水平，非線性腦電技術(shù)有助于捕捉大腦神經(jīng)系統(tǒng)的非線性高頻低幅同步波等復(fù)雜特點(diǎn)[8]；人腦的D2隨著人的情感活動(dòng)的效價(jià)、強(qiáng)度和喚起度的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的升調(diào)或降調(diào)[9].筆者的實(shí)驗(yàn)揭示了上述規(guī)律.

此外，有研究結(jié)果表明：D2隨年齡增加而升高；中晚期抑郁癥患者的大腦之一級(jí)腦區(qū)的D2變化具有顯著性差異[10].但這些研究未對各型抑郁癥患者的腦電特征及其D2做出系統(tǒng)比較，也未對抑郁癥患者的非線性腦電特征做出二三級(jí)腦區(qū)功能的精細(xì)定位.而筆者的研究彌補(bǔ)了上述不足.另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，EEG的復(fù)雜度隨著腦認(rèn)知模式的翻轉(zhuǎn)(由對象化認(rèn)知轉(zhuǎn)為Default-made netwok)而呈現(xiàn)出降低的趨勢，這一趨勢在大腦額葉體現(xiàn)得尤為明顯[11].

3.4 抑郁癥的發(fā)生機(jī)制及演進(jìn)序列

據(jù)國內(nèi)學(xué)者的腦成像研究，雙相抑郁癥患者的糖代謝率顯著低于單相癥、狂燥癥及正常對照組，經(jīng)治療后得以升高[12].不少抑郁癥患者在早期就表現(xiàn)出對環(huán)境和自我認(rèn)知的扭曲偏向，其認(rèn)知損害可繼發(fā)于抑郁性情感癥狀[13].但相關(guān)研究卻未對抑郁癥的發(fā)生機(jī)制及演進(jìn)序列做出理論概括.筆者的研究結(jié)果提示，具有輕度抑郁癥狀的患者最早出現(xiàn)的精神癥狀是情感認(rèn)知異常，尤其是對不同的音樂刺激產(chǎn)生異常的情感反應(yīng)；其對自我與他人的認(rèn)知異常則屬于繼發(fā)性癥狀；患者因著對自我情感認(rèn)知的能力下降、情感調(diào)控能力減弱而導(dǎo)致其抑郁癥狀的發(fā)作及加重.因此，采用“喚名+音樂刺激”的非線性腦電分析方法，可以有效診斷及預(yù)測早期抑郁癥患者并做出更客觀的病程預(yù)測與治療評(píng)價(jià).

4 結(jié) 論

該研究提示：1) 喚名+音樂刺激可選擇性誘發(fā)早期單相抑郁癥患者的非線性腦電之關(guān)聯(lián)維數(shù)的異常增益，借此可辨別早期單相抑郁癥與正常人及中晚期單相抑郁癥、雙相抑郁癥.2) 單相抑郁癥與雙相抑郁癥患者具有不同的腦電關(guān)聯(lián)維數(shù)分布特點(diǎn).4組被試的D2值總體呈現(xiàn)為正常組>早期單相抑郁癥組>中晚期單相抑郁癥組>雙相抑郁癥.其中，早期單相抑郁癥患者的左半球多數(shù)導(dǎo)聯(lián)略低于正常組，其右半球的多數(shù)導(dǎo)聯(lián)顯著高于正常組(P<0．05)；早期單相抑郁癥患者位于右前額葉(PF2-A2)及左前額葉(PF1-A1)的關(guān)聯(lián)維數(shù)D2分別高于和低于中晚期單相抑郁癥及雙相抑郁癥患者，其差異顯著(P<0．05).3) 左側(cè)前額葉背外側(cè)正中區(qū)及腹內(nèi)側(cè)正中區(qū)的皮層功能紊亂成為極重要的情緒“扳機(jī)”，可能是導(dǎo)致單相及雙相抑郁癥發(fā)病的高階心腦原因.

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