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背景和目的:失眠障碍(Insomnia Disorder,ID)是影响民众健康和生活质量的重大公共卫生问题,常伴发情绪障碍。以往研究证实,杏仁核作为情绪产生、表达以及负性情绪感知的关键脑区,可能参与ID情绪障碍的发病机制。基于实时功能磁共振成像(Real-time Functional Magnetic Resonance Imaging,rtfMRI)的神经反馈技术为训练大脑进行自我情绪调节提供了一种新的、非侵入性的方法,是一种改善人认知功能的新途径。本研究应用实时功能磁共振成像神经反馈(Real-time Functional Magnetic Resonance Imaging Neurofeedback,rtfMRI-NF)技术,以左侧杏仁核为靶区,用脑功能网络拓扑属性和静息态脑功能等分析方法探讨rtfMRI-NF调控ID患者杏仁核活动改善失眠神经机制和短期传递效应,为ID的发病机制提供新的影像学依据,并有望为临床提供一种新的、无创的神经反馈治疗ID新模式。材料和方法:招募符合入组标准的ID患者14例连续3周,每周进行1次rtfMRI-NF训练。rtfMRI-NF训练以ID患者左侧杏仁核为脑靶区,通过回忆高兴的自传体记忆(Autobiographical Memories,AMs)调控杏仁核活动,以期将代表杏仁核血流动力学信号的绿色温度条从基础水平提高到目标水平。所有患者在rtfMRI-NF前后均进行匹斯堡睡眠指数量表(Pittsburgh Sleep Quality Index,PSQI)、汉密尔顿抑郁量表(Hamilton Depression Scale,HAMD)、汉密尔顿焦虑量表(Hamilton Anxiety Scale,HAMA)、20 项多伦多述情障碍量表(20-item Toronto Alexithymia Scale,TAS-20)、15 项情绪感染量表(15-item Emotional Contagion Scale,ECS)、积极情绪消极情绪量表(Positive Affect and Negative Affect Scale,PANAS)等 6项相关临床量表的测评,评估ID患者训练前后睡眠、抑郁、焦虑、认知功能及情感体验能力的变化。根据ID患者第3次rtfMRI-NF结束后情绪相关量表(HAMD或HAMA评分下降是否达到50%)评分下降情况,将14例ID患者分为有效组(n=6,HAMD或HAMA评分下降≥50%)和无效组(n=8,HAMD或HAMA评分下降<50%)两组。ID患者采用SPM12、DPABI和GRETNA软件处理rtfMRI-NF前后的静息态及任务态功能磁共振数据,分析训练前后靶脑区活性及全脑活性变化。结果:1两组一般资料及rtfMRI-NF训练前后临床量表评分比较①有效组与无效组年龄(t=2.17,P=0.051)、性别(t=0.50,P=0.779)、受教育年限(t-0.27,P=0.803)无统计学差异(P>0.05),有效组对幸福感的体验能力的PANAS消极情绪得分明显低于无效组(t=-2.735,P=0.018)。② 3次rtfMRI-NF结束后访谈结果显示,有效组在rtfMRI-NF中依从性较无效组好。有效组ID患者在反馈过程中严格按照指导语及学习的回忆高兴的AMs策略,并根据可视的反馈结果自主进行情绪的调节,且在反馈效果不理想,仍继续按照学习的情绪调节策略自主进行情绪调节;无效组在反馈过程注意力不容易集中,且在反馈效果不理想时有时不能继续按照学习的策略进行自主的情绪调节。③比较两组ID患者第3次rtfMRI-NF(session 3)结束后与基线期(baseline)的相关临床量表评分,结果显示有效组第3次rtfMRI-NF(session 3)后 PSQI(t=-7.225,P=0.001)、HAMA(t=-3.500,P=0.002)、HADA(t=-5.824,P=0.002)评分与基线期相比具有明显统计学差异,而SHAPS、PANAS积极、PANAS消极、TAS、ESC与基线期相比无明显统计学差异;无效组第3次rtfMRI-NF(session 3)后 PSQI(t=-3.674,P=0.008)、HAMA(t=-2.478,P=0.042)评分与基线期相比具有明显统计学差异,HADA评分与基线期相比有下降趋势,而SHAPS、PANAS积极、PANAS消极、TAS、ESC与基线期相比无明显统计学差异。④比较两组ID患者转移训练(session 4)结束后与第3次rtfMRI-NF(session 3)结束后相关临床量表评分,结果显示有效组转移训练(session 4)结束后 HAMD(t=-3.464,P=0.018)与第 3 次 rtfMRI-NF(session 3)结束后相比具有明显统计学差异,HAMA评分与第3次线(session 3)训练结束后相比呈下降趋势,而SHAPS、PANAS积极、PANAS消极、TAS、ESC与基线期相比无明显统计学差异;无效组转移训练(session4)结束后6项相关量表评分与第3次rtfMRI-NF(session 3)结束后相比无明显统计学差异。2 功能磁共振数据结果2.1任务态fMRI数据分析:感兴趣区(Region of Interest,ROI)分析①通过R1OI分析,验证有效组双侧杏仁核活动变化与无效组不同。有效组左侧杏仁核活性在3个session的run1、run2、run3中呈上升的趋势,3个session中的run3与run1相比都上升,活性差异具有明显统计学意义[session1:t(6)=3.4,P=0.001;session2:t(6)=2.8,P=0.009;session3:t(6)=1.7,P=0.046];右侧杏仁核活性在3个session的run1、run2、run3中均有升高,但是3个session中的run3与run1相比活性无明显统计学差异[session1:t(8)=2.6,P=0.895;session2:t(8)=1.6,P=0.967;session3:t(8)=-5.4,P=0.006]。②采用后分析方法分析有效组、无效组的第3次rtfMRI-NF训练(session 3)run2与第1次rtfMRI-NF训练(session 2)run2中左侧杏仁核激活情况,发现有效组session 3的run2左侧杏仁核活性与session 1的run2左侧杏仁核活性相比明显升高[t(6)=1.2,P=0.042)],而无效组3个session的run2左侧杏仁核活性均升高,但活性升高无明显上升趋势,session3的run2左侧杏仁核活性与session1的run2左侧杏仁核活性有统计学差异[t(8)=-4.2,P=0.035)]。这些结果表明,有效组显著上调了左侧杏仁核活性,而在无效组对左侧杏仁核的上调作用不明显。③为了观察rtfMRI-NF训练上调杏仁核活性的传递效果,单独分析了 4个session中的无反馈训练(transfer)的β权重,发现有效组的4个session左侧杏仁核活性在transfer中存在一个上升的趋势,且session4的transfer与session3的transfer杏仁活性具有统计学差异[t(6)=0.9,P=0.036)],而无效组中则没有这种趋势,且session4的transfer与session3的transfer杏仁活性无统计学差异(具体见附图,图6)。2.2静息态fMRI数据分析:Reho分析①采用双样本t检验比较第3次rtfMRI-NF(session 3)结束后有效组与无效组的ReHo差异(GRF,P<0.05)。第3次训练结束后局部一致性增强脑区:右侧枕中叶、双侧前额叶、双侧扣带回、双侧脑岛、双侧楔前叶;局部一致性减弱的脑区:双侧额上回、右侧前扣带回、左侧角回、双侧颞叶(具体见附表、附图:表4、图5)。②采用双样本t检验比较转移训练(session 4)结束后有效组与无效组的ReHo差异(GRF,P<0.05)。转移训练结束后局部一致性增强脑区:额中回、右侧前扣带回、额下回、脑岛、右侧中央前回、左侧内侧额上回:局部一致性减弱的脑区:双侧顶叶、双侧舌回、楔前叶、楔叶、右侧梭状回、海马旁回、右侧角回、双侧颞叶。(具体见附表、附图:表5、图6)。结论:1本研究证实了利用rtfMRI-NF训练指导ID患者通过回忆高兴的AMs自主上调其杏仁核活性的可行性。对情感变化敏感并依从性较好的ID患者更易掌握自主调控杏仁核活性的策略。2本研究首次证实rtfMRI-NF训练可改善ID患者的失眠症状。rtfMRI-NF训练通过改善情绪及认知相关脑区的局部一致性改善ID患者的情绪-认知网络,进而改善ID患者失眠症状。3 rtfMRI-NF训练改善ID失眠症状具有短期传递效应,为临床治疗ID提供了新的思路。