腦成像——重度抑鬱者患者的新希望

來自專欄 中科院之聲

抑鬱症又稱抑鬱障礙，是長久而且明顯的心情低落。抑鬱症是一種精神類疾病，在生理和心理上都對人們造成了一定的影響。據世界衛生組織最新統計結果顯示，全球約有3.5億人飽受重度抑鬱症的困擾，並導致每年100多萬人自殺，由重度抑鬱症所帶來的經濟花費已經超過癌症、糖尿病等諸多常見疾病。

對重度抑鬱症患者來說，目前的治療手段還有諸多問題要解決。而腦成像無疑給重度抑鬱症的治療提供了一個新的有效方式。

腦成像，看看你的腦子有啥異常

腦成像，就是給腦子照相。當前，腦成像已經成為腦疾病研究的必要手段之一，通過利用磁場和脈衝等成像技術，來獲得腦組織結構以及神經元功能活動等情況。

（圖片來自網路）

不同的「照片」可以提供大腦的功能或者結構的不同信息：

• 功能磁共振影像（fMRI），基於血氧水平依賴性信號，反映大腦執行某種任務或者靜息態時，對應腦區的神經元活動；
• 結構磁共振影像（sMRI），提供大腦的組織結構信息，如灰質、白質、腦脊液；
• 彌散磁共振成像（dMRI），通過計量人體組織內水分子隨機運動的特性來追蹤大腦白質纖維並反映其解剖連接性。

科學家發現，精神疾病患者的病情嚴重程度或認知表現往往與特定腦區的結構損傷或功能異常密切相關。例如，阿爾茲海默症患者的海馬體會隨病情嚴重程度呈現不同程度的萎縮。進而影響與之相關的一系列認知、記憶功能。

健康人與阿爾茲海默患者海馬差異

然而，大部分精神類疾病的腦結構、功能異常是極其細微肉眼不可分辨且難以定量衡量的。比如重度抑鬱患者，他們的腦前額葉-邊緣系統（杏仁核、海馬等）中灰質密度和分數低頻振蕩幅度（fALFF）顯著低於健康人。

但是，這種差異很難去定量衡量。目前臨床上，精神疾病的病情診斷大多基於患者的行為表現和醫師的個人經驗，進行定性分析和合理推測，因此醫生的主觀因素不可避免。此外，由於多種精神疾病的認知或者行為表現之間存在重疊交叉，單純的只依賴於癥狀或者行為表現的診斷存在明顯不足。

因此，急需一種能夠及時輔助診斷或治療的並具有客觀性的神經影像學標識。近期，中科院自動化所的科學家們就在這一領域取得了系列進展。

準確預測重度抑鬱症電痙攣療法的療效

重度抑鬱症是一種慢性精神類疾病，治癒率低，複發率高。目前在臨床上，儘管結合心理療法與藥物療法的傳統治療策略取得了一定效果，然而，精神疾病發病機理複雜、臨床生物學差異多變，對於以上任何一種治療方案而言，通常只有50%的患者能夠恢復健康。

在很大程度上，很難確切的說清楚對於特定的抑鬱病人而言，哪種治療最可能有效。這就意味著，病人在初步治療失敗後，還需要嘗試其他一系列治療方法。

電痙攣療法（ECT）的治療效果穩定、快速，在臨床上得到廣泛認可，尤其是對於那些藥物治療無效，且伴有強烈自殺傾向的重度抑鬱患者，電刺激療法有著較高的治癒率。但是，電刺激療法對人的認知等方面都存在較大的損傷。因此，電刺激療法通常是病人在藥物療法失敗後，才會選擇的治療方案。

電痙攣療法示意圖（圖片來自網路）

那麼，如果可以在患者接受電刺激治療之前，對其治療後狀態恢復是否顯著進行準確的預測，這樣不就能夠讓醫生們制定出最有的醫療決策，最大限度地減輕病人經濟負擔與精神損害了呢！

按照這個思路，中科院自動化所的隋婧教授團隊進行了探索和研究。科學家們利用重度抑鬱症患者治療前的結構磁共振影像（SMRI）特徵，對其治療後的癥狀恢復情況進行定量的預測。

研究結果顯示，大腦中的右側海馬、右眶額皮層、右顳下回、左側楔前葉、左側輔助運動區及左側舌回，這六個腦區可作為預測抑鬱症患者 ECT 恢復情況的潛在生物標識（如下圖所示）。

抑鬱症 ECT 療效預測的靶點。Jiang R. et alNeuropsychopharmacology 43:1078–87 (2018)

研究結果顯示，該方法的預測準確率在3個中心均達到85%以上，有較大的臨床應用價值。科學家們希望下一步將該技術應用到其他精神疾病患者的腦影像特徵之上，對多種不同類型的治療措施進行預測分析。

用遺傳因子影響數據來研究抑鬱症患者大腦異常

抑鬱症遺傳度為30%–40%，而表觀遺傳因素在抑鬱症中有重要作用。microRNAs 是一類重要的表觀遺傳調節因子，能夠調節超過50%的人類基因，其中，miR-132 被認為是與抑鬱症癥狀的發病機制和神經元機制密切相關的表觀遺傳因子。

日前，中科院自動化所隋婧教授團隊與四川大學華西醫院馬小紅教授團隊合作，首次嘗試探索了未用藥抑鬱症患者的多模態腦影像與 miR-132 的異常表達之間的聯繫。

結果表明，未用藥抑鬱症患者中高表達的 miR-132 水平與人腦前額葉-邊緣系統（杏仁核、海馬等）中降低的 fALFF（分數低頻振蕩振幅）和 GM（灰質）相關，且連接上述腦功能-結構共變腦區的腦白質纖維束——丘腦前輻射（ATR）、胼胝體壓部/膝部的完整性受損（分數各向異性降低）。更重要的是， 上述腦區的功能與結構變化還與抑鬱症患者受損的注意力和執行控制功能相關（如下圖所示）。

未用藥抑鬱症中與 mir-132 的異常表達相關的多模態公變模式。Qi S. et al Brain 141(3)：916-926.

本研究提供了一種影像遺傳學關聯研究的新方式，為以後鬱抑症的治療提供了一種新的思路。

現在，我們已經了解到了腦影像對重度抑鬱症患者治療所提供的幫助，目前科學家們還在繼續進行深入的研究，希望能在這方面有更多的探索和嘗試，讓更多有效的治療方法真正應用到臨床中，為重度抑鬱症患者帶來更多的希望。

作者：隋婧

來源：中國科學院自動化研究所