抑郁障碍患者情绪调节相关脑区的静息态磁共振成像研究进展

Research Progress on rs-fMRI of Brain Regions Related to Emotion Regulation in Patients with Major Depressive Disorder

摘要: 抑郁障碍是一种以显著而持久的心境低落为主要特征的精神障碍，临床表现多种多样，与患者的社会功能及生活质量密切相关。目前，抑郁障碍的病因尚不清楚，已有研究表明遗传因素、神经生化因素、内分泌及代谢异常、社会心理因素、性格特征及文化背景等均可能参与抑郁障碍的发病过程。脑影像学技术能够观察脑结构、功能及代谢网络的动态变化，通过研究脑结构与功能之间的相互关系，从而对抑郁障碍患者的认知和情绪异常进行客观评价。本文就抑郁障碍患者情绪调节相关脑区磁共振成像研究进展进行综述，旨在为抑郁障碍的神经生物学机制研究提供新思路，为抑郁障碍患者提供更精准的生物标志物。

Abstract: Major depressive disorder is a mental disorder characterized by significant and persistent low mood, with a variety of clinical manifestations that are closely related to the patient’s social functioning and quality of life. Currently, the etiology of major depressive disorder is not yet clear. Existing studies have shown that genetic factors, neurobiochemical factors, endocrine and metabolic abnormalities, social and psychological factors, personality traits, and cultural background may all contribute to the pathogenesis of major depressive disorder. Brain imaging techniques can observe the dynamic changes in brain structure, function, and metabolic networks. By studying the interrelationship between brain structure and function, they provide an objective evaluation of cognitive and emotional abnormalities in patients with major depressive disorder. This article reviews the research progress on magnetic resonance imaging of brain regions related to emotion regulation in patients with major depressive disorder, aiming to provide new insights into the neurobiological mechanisms of major depressive disorder and to offer more precise biomarkers for patients with major depressive disorder.

1. 引言

抑郁障碍(Major depressive disorder, MDD)是一种复杂的心理疾病，其特点包括情绪低落、兴趣或愉悦感丧失、能量减少、睡眠和食欲变化、自我评价过低、注意力集中困难以及自杀念头等[1]。根据2021年的中国精神障碍流行病学调查结果显示，MDD终身患病率为6.8%，12个月患病率为3.6% [2]。从1990年至2017年，中国MDD的伤残调整寿命年(Disability-adjusted life years, DALYs)增长了36.5%；2017年，MDD DALYs占中国DALYs总量的2.3% [3]。中国人口占全球人口的18.4%，而MDD患者占全球总人口的21.3%，说明MDD已成为中国疾病负担的重要因素[4]。在MDD中，情绪调节障碍被认为是导致主要症状(如持续的负面情绪和减少的积极情绪)的关键因素[5]。但目前MDD的神经生物学机制仍不明确。近年来，磁共振成像技术在抑郁障碍研究领域得到了广泛应用，为揭示MDD患者情绪调节障碍的神经机制提供了新视角。

2. 与情绪调节相关的脑区

2.1. 杏仁核

MDD患者杏仁核与情绪调节之间的关系是一个复杂的神经生物学问题，涉及到大脑结构、功能以及情绪处理等多个方面。杏仁核是大脑边缘系统的一部分，主要负责处理情绪信息，尤其是恐惧和焦虑等负面情绪[6]。杏仁核对情绪反应的影响涉及多个脑区和神经递质系统的相互作用。杏仁核位于颞叶内侧，是情绪识别和行为的重要组成部分，它通过与多个皮层和皮下结构的广泛连接参与多模态信息处理[7]。因此在MDD患者中，杏仁核的功能和结构异常与情绪调节障碍密切相关。

2.2. 前额叶皮层

前额叶皮层是大脑中负责调节情绪的关键区域，它由多个不同的子区域构成，例如背外侧前额叶皮层、腹内侧前额叶皮层和眶额叶皮层。这些子区域各司其职，在情绪调控过程中发挥着各自独特的作用。

背外侧前额叶皮层(DLPFC)主要承担着复杂的认知任务，包括做出决策、制订计划以及进行情绪的控制和调整。它通过调节杏仁核的活动来影响情绪反应。而杏仁核是情绪处理的关键结构，特别是在处理恐惧和焦虑等负面情绪方面[8] [9]。

腹内侧前额叶皮层(VMPFC)与情绪调节的负向影响有关。在一项研究中，当参与者调节负面情绪时，VMPFC的活动增加，这表明VMPFC在减少负面情绪反应中起着关键作用[10]。VMPFC还涉及积极社交情绪的处理。例如，一项研究指出，VMPFC在处理具有愉悦、奖励意义的刺激时特别活跃，并且在情绪调节过程中，VMPFC的激活模式会受到调节[11]。

眶额叶皮层(OFC)是情绪调节的重要脑区之一，它与决策、执行功能以及情绪产生密切相关[12]。OFC在自动情绪调节下的注意选择中也起着重要作用。研究发现，抑制左侧眶额皮层的兴奋性可以加快对恐惧刺激位置一致的探测点的反应[13]。这进一步说明了眶额叶皮层在情绪性注意选择中的作用，以及其在情绪调节中的潜在机制。

2.3. 前扣带回

前扣带回在情绪调节中扮演着重要角色。研究表明，前扣带回参与了情绪的正向和负向调节。例如，前扣带回的活动与个体在面对积极情绪事件时维持高度的自主神经激活状态有关[14]。这种激活状态对于预期中的积极情绪事件至关重要，有助于维持积极的情绪体验。此外，前扣带回还涉及到情绪调节策略的使用，如重新评价和抑制，这些策略对个体的情绪体验、人际关系和幸福感有重要影响[15]。

2.4. 海马

海马也是大脑边缘系统中的一个重要脑区，参与情绪调节、记忆以及认知功能等多个方面[16]。海马在情绪调节中的作用主要体现在其对情绪记忆的处理上。海马通过突触可塑性机制，如长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)，参与情绪信息的加工和存储[17]。这些突触可塑性变化不仅影响学习和记忆，还可能影响情绪反应和行为表现[17]。

3. 静息态磁共振成像技术在抑郁障碍中的应用

近年来，为研究疾病的神经生物学机制，静息态功能磁共振(rs-fMRI)技术逐渐应用于精神疾病领域。rs-fMRI通过检测血氧水平依赖(BOLD)的信号变化[18] [19]，来反映大脑的活动强度。目前大多数rs-fMRI研究主要采用局部一致性(Regional Homogeneity, ReHo)、低频振荡振幅(Amplitude of Low-Frequency Fluctuations, ALFF)、功能连接(Functional Connectivity, FC)的方法来分析大脑网络的神经活性。

3.1. MDD情绪调节与ReHo的变化

在rs-fMRI (静息态功能磁共振成像)中，ReHo是一种用于评估局部脑活动同步性的指标。ReHo通过测量相邻体素的时间序列之间的同步性来反映局部脑功能连接的异常[20]。具体来说，ReHo值越高，表示该区域内的脑活动越同步，反之则表示活动越不一致[21]。

当今，有很多研究表明MDD的情绪变化与相关脑区的ReHo变化有关，但部分研究结果并不一致，仍缺乏特异性。一项关于首发MDD的研究表明，与健康对照组相比，左侧前扣带回、左侧海马及右侧杏仁核ReHo值减低，而双侧内侧前额叶的ReHo值增高[22]。另一项对于首发MDD的研究结果显示，与正常人相比较，MDD患者存在多个与认知及情绪控制相关脑区的自发神经活动异常，其中在左侧海马、右侧杏仁核、右侧眶内额上回ReHo减低[23]。而也有研究显示出不同的结果，有研究显示MDD患者较HC组左侧海马ReHo值显著升高[24] [25]。一项关于首发MDD患者的研究表明，与HC组相比，右侧额上回、双侧前扣带回ReHo值升高[26]。经ECT治疗后，MDD患者双侧额叶的ReHo增加，在右侧扣带回降低[27]。另一项研究也观察到，在认知行为疗法(CBT)治疗后，MDD患者左海马的ReHo值较治疗前增高[28]。

以上研究结果均表明，MDD患者情绪调节相关的脑区在静息状态下显示出广泛的ReHo异常，这些区域的异常神经活动是情绪调节障碍的重要组成部分，可能与情绪感知相关的神经回路功能失调有关。并且在抗抑郁治疗后，抑郁障碍患者的ReHo变化显示出一定的特征，表明某些脑区的功能在治疗后得到改善。这可能反映了治疗对情绪调节相关脑区功能的影响。但目前这些结果仍缺乏特异性，还需要进一步扩大样本量、进行多中心的研究提高研究结果的一致性，才能探索出MDD患者情绪调节的神经生物学特征。

3.2. MDD情绪调节与ALFF的变化

在rs-fMRI中，ALFF是一种用于测量大脑自发神经活动的指标。ALFF通过分析静息状态下的BOLD (血液氧合水平依赖)信号的低频波动来反映大脑区域的自发神经活动水平[29]。

一项关于首发MDD的研究表明，与HC相比，MDD患者在双侧眶额叶皮层中表现出ALFF降低[30]。Jie Liu等人的研究表明MDD患者显示出背侧前扣带皮层、眶额叶皮层、腹侧前额叶皮层的ALFF 降低[31]。在Xiao Li等人对MDD的研究中，基线时，MDD显示右侧杏仁核的ALFF降低[32]。然而，目前的研究结果并不一致，有一项研究发现与健康对照相比，MDD受试者双侧海马体和杏仁核的ALFF增高[33]。一项关于童年创伤对MDD大脑功能影响的研究显示出右侧内侧额回、左侧膝下前扣带回的ALFF增加[34]。一项关于青少年MDD患者的研究表明经ECT治疗后，这些患者在前扣带回的ALFF值显著增加[35]。一项沃替西汀治疗MDD8周的研究也显示经治疗后MDD患者双侧扣带回ALFF值增加[36]。

这些研究提示了MDD患者调节情绪的大脑区域表现出异常的自发神经活动水平，也就是说这些脑区的异常活动可能导致了MDD情绪调节障碍。但与ReHo的结果一样，ALFF的特异性不高，这是否为MDD情绪调节的特征性变化并不能下定论。并且目前研究大多数集中在横断面研究，因此仍需大量的纵向研究以及扩大样本量，全面揭示抑郁障碍患者情绪调节的神经机制。

3.3. MDD情绪调节与FC的变化

大量rs-fMRI的研究发现在MDD患者中情绪调节相关脑区显示出显著的功能变化。目前大多数rs-fMRI研究采用功能连接的方法来分析大脑网络的神经活性[37]，说明不同脑区之间存在的协同作用[38]。Cheng W等人、张小崔等人的横断面研究发现，与健康对照组相比MDD患者杏仁核与眶额叶皮质的功能连接降低[39] [40]，这些研究均表明在MDD患者中，与情绪处理相关的神经回路可能存在功能障碍。一项研究发现，MDD患者的杏仁核与前扣带皮层的连接减弱[41]，还有研究表明扣带回与前额叶皮层、杏仁核等区域的功能连接异常[42]，导致了MDD患者的情绪和认知功能障碍。Chen CH等人的纵向研究显示抑郁障碍患者在接受抗抑郁药物(氟西汀20 mg/日)的8周治疗后，杏仁核与扣带回、丘脑之间的功能连接显著增加[43]。Wang X等人的纵向研究结果表明抑郁障碍患者治疗8周后左侧杏仁核与膝下前扣带回(sgACC)、周围前扣带回(pgACC)功能连接增加[44]。

大多数对于MDD患者功能连接变化的研究结果是一致的，这可能是MDD患者大脑功能的特异性改变，并可以推测出MDD患者情绪调节相关脑区之间功能连接呈失连接状态，进而导致了MDD患者的情绪调节障碍。且通过抗抑郁治疗后，MDD患者的功能得到相应的恢复，因此rs-fMRI也可以通过功能连接进一步预测治疗效果。从以上研究可以发现大多数研究集中在杏仁核与其他相关脑区的功能连接，也就是说杏仁核可能是MDD患者情绪调节障碍的关键脑区。

4. 总结与展望

综上所述，MDD患者与情绪调节相关的脑区如杏仁核、前额叶皮层、前扣带回、海马，表现出功能的异常，这些反映了大脑网络内部各结构通信的广泛异常，这些异常可能导致MDD患者在处理负面情绪和信息时出现了偏差。但目前的研究仍存在异质性，原因是大多数研究样本量不足、未进行长程的随访调查、影像学数据处理流程及参数不统一等。因此未来研究应综合运用多种技术方法，例如结合机器学习和人工智能技术，探索不同变量对MDD患者情绪调节的影响，开展多中心、大样本、前瞻性、随机对照研究以提高研究结果的重复性，从而揭示MDD情绪调节、抑郁症状发生发展的神经影像学机制，为深入理解MDD的发病机制以及开发新的治疗策略提供理论依据，为MDD的诊断提供客观的生物标志物，实现对MDD患者的预测、识别和分类，并且通过比较治疗前后的MRI数据变化，评估各种治疗方法对MDD患者的影响，从而预测治疗效果。随着技术的进步和研究的深入，我们期待MRI在MDD的诊断和治疗领域取得更大突破，以改善患者的生活质量。

NOTES

^*通讯作者。