青少年非自殺性自傷磁共振成像研究進(jìn)展

何 強 王康程 楊 楹 徐夢蓉 蔣忠良 汪芷伊 劉金同，

非自殺性自傷(Non-Suicidal Self-Injury,NSSI)行為指在不伴自殺意圖的情況下，用不止一種方法故意傷害自己的身體,其中，切割自己的皮膚是最常見的[1]；此外，還包括刮擦皮膚、灼傷自己、拉扯毛發(fā)、對傷口進(jìn)行二次傷害以干擾其愈合、捶打、咬傷、投毒，以及參與非娛樂性的高危活動等[2]。自傷行為通常首先出現(xiàn)在青少年的早期到中期，并且在整個青少年時期自傷的比例增加[3]，12～14歲是高峰期。NSSI是一個非常重要的公共健康問題，其在青少年中的發(fā)生比例為7.5%～46.5%，居于各年齡段之首，在成人中為4.0%～23.0%[4]。

盡管NSSI行為實施時往往不伴有自殺意圖，但自殺觀念一般會出現(xiàn)于NSSI行為之前，而且NSSI行為屬于自殺行為的顯著風(fēng)險因素，自殺未遂的高危因素之一即為反復(fù)實施NSSI[5]。NSSI通常是女性自殺行為的前兆，許多試圖自殺的男性往往很少報告或沒有NSSI史[6，7]。就自傷的方式而言，女性更有可能使用切割，而男性更有可能使用擊打或焚燒[8]。

先前有研究表明，神經(jīng)系統(tǒng)方面發(fā)生改變，不一定出現(xiàn)NSSI行為，但出現(xiàn)NSSI行為，往往有神經(jīng)系統(tǒng)方面的改變[9]。當(dāng)出現(xiàn)人際交往困難、負(fù)性的感覺或想法、沉湎于難以控制的故意行為等，NSSI行為發(fā)生的可能性大大增加[10，11]。目前尚未有關(guān)于青少年NSSI行為確切的神經(jīng)影像學(xué)標(biāo)志，本文旨在對近年來國內(nèi)外關(guān)于青少年NSSI行為相關(guān)的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging， MRI)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，為日后進(jìn)一步深入研究提供參考。

1 基于灰質(zhì)體積的磁共振成像對NSSI行為的研究

1.1 研究進(jìn)展 近年來關(guān)于NSSI行為實施者大腦形態(tài)和結(jié)構(gòu)的MRI研究多針對于灰質(zhì)體積(GMV)的改變，其灰質(zhì)體積改變的研究結(jié)果主要集中在島葉皮層(Insula)的體積改變。目前較為一致的結(jié)論表明，NSSI行為實施者的島葉皮質(zhì)體積較健康人減少。其中2018年Ando A等[12]研究表明，實施NSSI行為的青少年大腦島葉體積明顯減少，前扣帶回皮質(zhì)體積也有減少的趨勢。該研究還發(fā)現(xiàn)，與無自殺企圖史的青少年和對照組相比，在有自殺企圖史的NSSI青少年中觀察到前扣帶回皮質(zhì)體積減少，表明在觀察到的NSSI青少年的體積異常中，前扣帶回皮質(zhì)體積減少與自殺企圖有顯著關(guān)系，這在未來研究青少年自傷和自殺行為的關(guān)聯(lián)時，有待進(jìn)一步證實。2019年Beauchaine TP等[13]對20例自傷青少年女性的腦結(jié)構(gòu)研究表明，自傷者雙側(cè)大腦島葉皮層和右側(cè)額下回的灰質(zhì)體積減少。額下回是大腦島葉鄰近的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，也與情緒和自我調(diào)節(jié)有關(guān)。

1.2 島葉與NSSI行為的聯(lián)系 關(guān)于島葉與NSSI行為的聯(lián)系，相關(guān)研究表明，島葉作為整合與情緒相關(guān)線索的腦區(qū)，通過廣泛的邊緣連接，以激活人類情緒反應(yīng)，在處理內(nèi)在情緒時，常伴隨島葉與前扣帶回的激活[14]。關(guān)于NSSI行為實施者情緒處理方面，先前有研究[15]報道，NSSI行為實施者可能會利用自傷行為替代所面臨的更痛苦的情景，其可通過自傷行為將注意力從不愉快的情緒或想法上轉(zhuǎn)移開來，通過自我懲罰或自我從高階意識到低階意識的轉(zhuǎn)化，改變對自我的認(rèn)知；NSSI行為還可能帶來各種生理效應(yīng)，如內(nèi)源性阿片類藥物的變化或副交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活，以此來調(diào)節(jié)情緒反應(yīng)。島葉可能在疼痛的調(diào)節(jié)中具有重要作用，參與疼痛的感知以及厭惡情緒的加工過程[16，17]。下文將從近年來其他方面MRI研究中探討NSSI行為實施者在疼痛處理方面的改變。島葉還可能與物質(zhì)成癮及行為成癮存在一定關(guān)聯(lián)，其監(jiān)視機體饑餓以及對其他事物的渴望，并協(xié)助將這些渴望轉(zhuǎn)化為行動，以獲取滿足。成癮者隨著成癮病程的增加，島葉體積減小的程度往往更加明顯[18]。越來越多證據(jù)表明，NSSI在青少年群體中是一種成癮行為[19]，且在同齡人中可能具有傳染性[20]。關(guān)于NSSI行為的成癮性，仍需更多的研究以便進(jìn)一步探討。

2 基于功能性磁共振成像對NSSI行為的研究

功能性磁共振成像(functional Mangetic Resonance Imaging，fMRI)通過研究腦血氧飽和依賴水平(Blood Oxygen Level Dependent，BOLD)變化，分析腦功能的產(chǎn)生方式、位置及作用效果，反映人腦在執(zhí)行某項任務(wù)或靜息時大腦皮層功能區(qū)的激活情況以及對神經(jīng)活動變化的反應(yīng)。根據(jù)其血氧水平依賴信號的差異，可分為任務(wù)態(tài)fMRI和靜息態(tài)fMRI。

2.1 任務(wù)態(tài)fMRI 任務(wù)態(tài)fMRI是一種腦功能磁共振成像方法，以單一相關(guān)事件為任務(wù)對大腦進(jìn)行一定規(guī)則的任務(wù)刺激的同時，進(jìn)行血氧水平依賴性腦功能成像。用以觀察在不同時間段對應(yīng)不同事件的腦皮質(zhì)區(qū)域的活動功能情況，如通過光、聲、氣味、扣指運動等相關(guān)任務(wù)刺激事件研究視覺、聽覺、嗅覺、運動、感覺及語言等腦皮質(zhì)功能活動。

近年來關(guān)于NSSI行為的任務(wù)態(tài)fMRI研究較多，主要聚焦于沖動控制、情緒管理、疼痛知覺、獎賞加工等方面的大腦區(qū)域的激活改變。

2.1.1 NSSI行為與沖動控制、情緒管理等方面機制的聯(lián)系 2012年P(guān)lener PL等[21]首次報道了NSSI青少年情緒加工的任務(wù)態(tài)fMRI資料，該研究通過對NSSI行為實施者的fMRI掃描顯示，與對照組相比，伴NSSI行為者看到描繪情緒主題的圖片材料后杏仁核、海馬和前扣帶回激活程度增加，看到與NSSI主題相關(guān)的圖片時，眶額皮質(zhì)、額葉皮質(zhì)的激活增加，這表明實施NSSI行為的個體在情緒調(diào)節(jié)功能方面存在一定的缺陷。2018年Dahlgren MK等[22]研究指出，在執(zhí)行多源沖突任務(wù)過程中NSSI行為實施者的扣帶回皮質(zhì)激活顯著增加，背外側(cè)前額葉皮質(zhì)激活顯著降低；此外，在NSSI行為實施者中，背外側(cè)前額葉皮質(zhì)的激活與情緒反應(yīng)性和沖動性呈負(fù)相關(guān)，表明背外側(cè)前額葉皮質(zhì)激活降低與較差的情緒控制和沖動性增加有關(guān)。通過以上研究可進(jìn)一步推測，在對心理痛苦控制能力較差，即情緒調(diào)節(jié)能力較差的群體中，對自傷刺激的喚起更為容易，加之沖動控制的降低，可能產(chǎn)生進(jìn)一步參與自傷的需求，從而不斷反復(fù)強化這一行為，導(dǎo)致惡性循環(huán)。

2.1.2 NSSI行為與疼痛知覺等方面機制的聯(lián)系 實施NSSI行為的個體關(guān)于疼痛知覺的改變得到了越來越多的關(guān)注，與不伴NSSI行為者相比，實施NSSI行為者的疼痛體驗或許有所不同。Kirtley OJ等[23]研究表明，實施NSSI行為的個體在疼痛知覺方面存在異常。雖然目前尚無直接證據(jù)表明NSSI行為與疼痛知覺的關(guān)系，但先前研究提示，實施NSSI行為者疼痛耐受性和疼痛閾值均有所提高[24]。2015年Bonenberger M等[17]通過在非優(yōu)勢手的手背上施加電刺激進(jìn)行模擬的一項研究表明，NSSI行為實施者基本軀體感覺加工未受損害，而在雙側(cè)前島葉出現(xiàn)了神經(jīng)激活降低。該研究證實，NSSI行為實施者對疼痛或不愉快感覺的處理差異可能與疼痛的情感維度而不是感覺維度有關(guān)。該研究同樣指出，前島葉除了處理疼痛的情感成分外，還與各種感覺、認(rèn)知和情緒狀態(tài)以及情緒調(diào)節(jié)的處理有關(guān)，NSSI行為史調(diào)節(jié)了島葉對身體疼痛的反應(yīng)。Osuch E等[25]通過自我施加及試驗者施加冰水刺激和室溫水刺激的fMRI研究探討了NSSI行為實施者疼痛和獎賞加工的神經(jīng)回路，結(jié)果顯示，在NSSI行為者中，在與疼痛和獎賞/成癮相關(guān)的區(qū)域，包括丘腦、背側(cè)紋狀體和前側(cè)楔前葉，BOLD信號和“疼痛的緩解”之間的相關(guān)性更大。另外，這項研究發(fā)現(xiàn)，自傷者前扣帶皮質(zhì)和右側(cè)眶額皮質(zhì)之間的功能連接性降低，一定程度上證實先前研究結(jié)論，即實施NSSI行為的個體在情緒行為的調(diào)節(jié)方面可能存在缺陷。盡管未能在磁共振掃描期間誘發(fā)NSSI行為實施者的煩躁狀態(tài)，但這些發(fā)現(xiàn)仍揭示了疼痛與伴NSSI行為者的獎勵相關(guān)，但與不伴NSSI行為者不存在相關(guān)性。Groschwitz RC等[26]從社會排斥角度入手，通過一款名為Cyberball的電腦拋球游戲作為范式，發(fā)現(xiàn)與健康對照組以及不伴NSSI行為的抑郁組相比，在伴有NSSI行為的抑郁障礙青少年中，內(nèi)側(cè)前額葉和腹外側(cè)前額葉皮層的激活相對增加，且伴NSSI行為的抑郁障礙青少年對于與社會排斥處理相關(guān)的大腦區(qū)域，與不伴NSSI行為的抑郁障礙青少年相比存在差異。

2.1.3 NSSI行為與獎賞加工等方面機制的聯(lián)系 目前相關(guān)研究主要顯示出NSSI行為實施者存在紋狀體和眶額皮質(zhì)等獎賞區(qū)域激活的改變。Sauder CL等[27]研究指出，從對預(yù)期金錢獎勵的反應(yīng)來看，與對照組相比，伴NSSI行為的青少年對紋狀體(殼核)、雙側(cè)杏仁核和眶額皮質(zhì)的獎賞線索的激活顯著減少，表明伴NSSI行為者對獎勵反應(yīng)的遲鈍。而后2019年的另一篇關(guān)于金錢獎勵的研究[28]指出，當(dāng)前或過去有過NSSI想法的青少年對金錢獎勵的結(jié)果表現(xiàn)為雙側(cè)殼核激活較對照組增加。該研究表明，考慮過實施NSSI行為的青少年，盡管未采取相應(yīng)行動，可能在神經(jīng)層面對獎勵刺激特別敏感，對獎賞的神經(jīng)敏感性增強與NSSI想法有關(guān)。該研究同樣支持先前論斷，即與NSSI行為相關(guān)的紋狀體區(qū)域之一是殼核。2018年一項研究[29]通過貨幣賭博任務(wù)來探索NSSI行為實施者是否會調(diào)節(jié)在金錢收益過程中引發(fā)的獎賞網(wǎng)絡(luò)的激活模式，尤其是在與獎勵評估相關(guān)的腦區(qū)，如眶額皮質(zhì)。結(jié)果表明，與健康對照組和不伴NSSI行為的邊緣型人格障礙患者相比，實施NSSI行為的患者在意外獎勵后表現(xiàn)出眶額皮質(zhì)(特別是左邊外側(cè)眶額皮質(zhì))的過度激活。綜上，關(guān)于獎賞加工方面，NSSI行為者對于長期的、未得到的預(yù)期獎勵反應(yīng)較遲鈍，而對短期的、易得的金錢獎勵則表現(xiàn)格外敏感。根據(jù)現(xiàn)有研究可進(jìn)一步推測，盡管NSSI行為者能正確認(rèn)識到自傷及直接后果(如減輕痛苦)之間的聯(lián)系，但可能不能正確理解這種行為可能的長期(負(fù)面)結(jié)果，因而較難實現(xiàn)延遲滿足。

2.2 靜息態(tài)fMRI 靜息態(tài)fMRI是在受試者保持清醒、不給任務(wù)或刺激，盡量不思考任何問題的狀態(tài)下采集大腦血氧水平依賴信號來分析大腦神經(jīng)元自發(fā)活動的磁共振技術(shù)。盡管靜息態(tài)fMRI已廣泛應(yīng)用于腦器質(zhì)性疾病及精神心理疾病的研究，但目前關(guān)于NSSI行為實施者的靜息態(tài)fMRI研究仍然較少。雖然基于任務(wù)的fMRI研究分別為青少年提供了支持NSSI行為的關(guān)鍵知識，但這些研究中使用的不同任務(wù)，很難精確定位與這些行為相關(guān)的功能網(wǎng)絡(luò)模式。因此，如果要進(jìn)一步深入研究，并在臨床研究中確定特定的神經(jīng)生物學(xué)目標(biāo)，就必須研究與任務(wù)無關(guān)的內(nèi)部功能(即靜息態(tài)fMRI)的模式。

先前相關(guān)神經(jīng)影像學(xué)研究表明，NSSI行為者的杏仁核對情緒刺激(消極和中性)的反應(yīng)增強[21，30]，對實驗性損傷(疼痛的冷刺激或小切口)的反應(yīng)減弱[25，31](以此獲得負(fù)面情緒的主觀緩解)。負(fù)性情緒的神經(jīng)生物學(xué)特征包括皮質(zhì)-邊緣神經(jīng)環(huán)路[32]，具體來說，杏仁核是啟動威脅反應(yīng)的關(guān)鍵邊緣區(qū)域，而額葉區(qū)域監(jiān)控和調(diào)節(jié)情緒反應(yīng)[33]。2017年Westlund Schreiner M等[34]通過對杏仁核網(wǎng)絡(luò)的靜息態(tài)及任務(wù)態(tài)fMRI綜合研究發(fā)現(xiàn)，在靜息態(tài)fMRI和負(fù)面情緒面孔的任務(wù)態(tài)fMRI掃描中，杏仁核-皮質(zhì)連接異常廣泛存在，主要表現(xiàn)為額葉激活減少、杏仁核和輔助運動區(qū)的連接增強、杏仁核和背側(cè)前扣帶回皮質(zhì)的連接增強。其中，額葉激活減少，杏仁核-前額葉的低連接狀態(tài)在NSSI行為實施者中似乎是一種普遍的缺陷，這可能代表著在調(diào)節(jié)負(fù)面情緒刺激方面的困難，以及對將自我傷害作為自我安慰策略的依賴。杏仁核和輔助運動區(qū)的連接增強可能是消極情緒影響習(xí)慣性行為的重要機制，即負(fù)面情緒對行動計劃的過度影響，潛在地增加了實施NSSI行為的可能性。背側(cè)前扣帶回是突顯網(wǎng)絡(luò)的一部分，負(fù)責(zé)整合和監(jiān)測內(nèi)外刺激的重要性。在恐懼記憶的鞏固過程中，杏仁核和背側(cè)前扣帶回之間的功能連接性增加[35]，這可能反映了在靜息態(tài)掃描時關(guān)于NSSI的想法或負(fù)面情緒記憶的自發(fā)加工過程。2021年Ho TC等[36]一項關(guān)于自殺意念及NSSI行為的靜息態(tài)磁共振腦功能網(wǎng)絡(luò)研究比較了中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和突顯網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)一致性(即每個個體在給定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有體素的時間資源之間的關(guān)聯(lián)強度)。結(jié)果表明，有自殺意念和NSSI行為的抑郁障礙青少年在腹側(cè)默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的一致性較低。僅有存在NSSI行為的抑郁障礙青少年表現(xiàn)出較低的前側(cè)默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和島葉-突顯網(wǎng)絡(luò)的一致性和較高的中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)-默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)連接一致性。所有默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)絡(luò)和腦島突顯網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出較低的一致性與強烈的自殺意念和NSSI行為緊密相關(guān)。因此作者指出，自殺意念和NSSI行為均與自我參照加工、未來計劃的困難相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，而NSSI行為則特別與內(nèi)感受性知覺中斷相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)模式可能是青少年自殺意念和NSSI行為的可靠生物標(biāo)志物。未來的研究可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究青少年與自殺意念、自殺行為在神經(jīng)生物學(xué)機制上的關(guān)聯(lián)。

3 基于彌散張量磁共振成像對NSSI行為的研究

彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)是一種MRI技術(shù)，是彌散加權(quán)成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)的發(fā)展和深化的衍生技術(shù)。DTI通過測量大腦中水分子擴(kuò)散的幅度和方向來探測腦白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，通過觀察和跟蹤大腦白質(zhì)纖維束的位置、走行方向，并反映其解剖連通性方向，來評價各腦區(qū)白質(zhì)纖維束的走行方向和纖維束結(jié)構(gòu)的完整性，在神經(jīng)影像研究中有著非常重要的應(yīng)用價值。

2007年的一項研究[37]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，有自傷史的邊緣型人格障礙女性患者在下額葉內(nèi)各向異性分?jǐn)?shù)(Fractional Anisotropy,FA)值較低。2019年Westlund Schreiner M等[38]研究發(fā)現(xiàn)實施過NSSI行為的青少年女性在鉤束、扣帶束、雙側(cè)上下縱束、丘腦前輻射、胼胝體和皮質(zhì)脊髓束中具有較低的廣義分?jǐn)?shù)各向異性(Generalized Fractional Anisotropy,GFA)，即具有較低的白質(zhì)完整性。該研究突破先前桎梏，一方面增大了樣本量，另一方面使用了更為精確的GFA代替FA進(jìn)行估計。結(jié)果表明，NSSI行為實施者的注意沖動水平和NSSI行為持續(xù)時間(從NSSI行為開始的時間)與鉤束和扣帶束中較低的白質(zhì)完整性相關(guān)。NSSI行為實施者更高水平的注意沖動與左鉤束的低GFA有關(guān)。雖然相較先前研究有所進(jìn)步，但未來仍需更多的縱向研究來探索白質(zhì)在何時開始出現(xiàn)異常和其發(fā)展軌跡，以及該異常是否使青少年傾向于實施NSSI等行為。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，NSSI作為自殺行為的一個顯著風(fēng)險因素，對其深入地認(rèn)識和研究對于該行為的防治有非常積極的作用，未來的研究可試著從以下方面進(jìn)行探索。首先，未來需要更多的縱向研究的設(shè)計，以確定NSSI的潛在易感性及NSSI行為發(fā)生前后的改變及經(jīng)系統(tǒng)治療前后的改變。其次，應(yīng)有更多數(shù)量更大、更同質(zhì)且特征明顯的樣本的研究，以便進(jìn)一步完善、鞏固既往研究。第三，未來的研究可以在已有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究青少年的自傷和自殺行為的關(guān)聯(lián)，這可能有助于識別那些有自殺企圖風(fēng)險的人，也是探索NSSI行為的神經(jīng)生物學(xué)機制及其與自殺行為的生物學(xué)聯(lián)系的重要一步。第四，未來的研究可進(jìn)行多模態(tài)磁共振研究，即對同一批樣本采用綜合多種MRI技術(shù)的多模態(tài)分析，以此避免了單一類型成像技術(shù)的誤差，使各類型的MRI技術(shù)得出的結(jié)果實現(xiàn)互相印證及補充，從而提供更為全面精準(zhǔn)的臨床線索和影像學(xué)依據(jù)。最后，仍需進(jìn)一步研究微觀上的改變。神經(jīng)影像學(xué)應(yīng)當(dāng)結(jié)合遺傳學(xué)，研究遺傳和環(huán)境因素對人腦高級認(rèn)知功能和腦疾病的調(diào)控機制，開展更多多學(xué)科交叉、多維度整合的研究，以便更深入地探索NSSI的深層機制，對NSSI行為進(jìn)行預(yù)測、診斷及療效評價。