識別負性表情時抑郁癥患者杏仁核的磁源性影像動態(tài)變化

1、·論著·識別負性表情時抑郁癥患者杏仁核的磁源性影像動態(tài)變化韓穎琳,姚志劍,江海騰,盧青摘要:目的:探討識別負性動態(tài)表情時抑郁癥患者杏仁核的動態(tài)變化及其功能偏側化特點在抑郁癥病理機制中的作用。方法:利用腦磁圖檢測14例抑郁癥患者及14名年齡、性別、受教育年限近似匹配的健康對照者識別表情時的腦部反應。結果:與對照組相比,患者組雙側杏仁核在50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms、450 550ms以及600 700ms時間段過度激活(P005;左側杏仁在50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms以及750 8

2、50ms時間段過度激活(P005;右側杏仁核在50 150ms、100 200ms、150 250ms、250 350ms、300 400ms、450 550ms、550 650ms、600 700ms以及750 850ms時間段過度激活(P005;而且右側杏仁核功能激活水平始終高于左側杏仁核(P005。結論:抑郁癥患者情緒障礙發(fā)生可能與抑郁癥患者杏仁核異常及杏仁核功能偏側化協(xié)調異常有關。關鍵詞:抑郁癥;負性情緒識別;腦磁圖;杏仁核;功能偏側化中圖分類號:R7494文獻標識碼:A文章編號:1005-3220(201101-0001-04The dynamic characteristics o

3、f the magnetic source imaging of amygdala in major depressive disorder a-bout recognizing dynamically negative expression HAN Ying-lin,YAO Zhi-jian,JIANG Hai-teng,LU QingDepartment of Psychiatry,Nanjing Brain Hospital Affiliated to Nanjing Medical University,Nanjing210029,Chi-naAbstract:Objective:To

4、 explore the dynamic features of the bilateral amygdala and their functional lat-eralization about recognizing dynamically negative expression using magnetoencephalography(MEGand theparadigm of expressional experiment,further to examine its neurological pathogenesisMethod:14depressedpatients and14ag

5、e-and education-matched healthy controls participated to recognize the expression during MEG scanningResults:Compared with healthy controls,depressed patients showed abnormal overactivities in bilat-eral amygdala at the some time periods(50 150ms,100 200ms,150 250ms,300 400ms,450 550msand600 700ms,i

6、n the left amygdala at(50 150ms,100 200ms,150 250ms,300 400ms and750850ms,and in the right amygdala at(50 150ms,100 200ms,150 250ms,250 350ms,300 400ms,450 550ms,550 650ms,600 700ms and750 850ms(all P005Conclusion:Abnormalactivities and lateralization of amygdale may be associated with emotional sym

7、ptoms in depressed patientsKey words:depression;negative expression recognition;magnetoencephalography;amygdale;functional lateralization杏仁核位于顳葉中部,與海馬前部相連,由多個子核組成的杏仁型結構。Papez1提出了情緒加工網(wǎng)絡-Papez環(huán)路,Maclean2后將杏仁核等加入該環(huán)路,稱之為邊緣系統(tǒng)。長期以來,杏仁核被作為情緒生理機制研究的焦點之一。目前,大腦兩半球功能不對稱被證實,右腦為情緒半球的假設3也被提出。抑郁癥患者的核心癥狀即為情緒障礙,既往研究

8、4基金項目:國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃 (2008AA02Z410;國家自然科學基金項目(30900356;兒童發(fā)展與學習科學教育部重點實驗室開發(fā)課題(CDLS-2009-07作者單位:210029南京醫(yī)科大學附屬腦科醫(yī)院精神科(韓穎琳,姚志劍;東南大學學習科學研究中心(盧青,江海騰通訊作者:姚志劍,E-Mail:zjyaonjmueducn 提出抑郁癥患者存在負性認知模式。迄今國內外尚無關于抑郁癥患者識別情緒刺激時杏仁核的動態(tài)變化及其功能偏側化特點的影像學報道。本研究運用腦磁圖(magnetoencephalography,MEG觀察抑郁癥患者識別動態(tài)負性表情(識別動態(tài)表情可減少杏仁

9、核習慣化5的影響時杏仁核的異常狀態(tài),以探究其情緒障礙可能的發(fā)生機制。1對象和方法11對象本實驗得到了南京醫(yī)科大學醫(yī)學倫理委員會的批準。所有受試者或其家屬均簽署知情同意書。受試者均為右利手,聽力正常。111患者組2008年10月至2010年2月南京醫(yī)科大學附屬腦科醫(yī)院的重性抑郁住院患者。入組標準:符合中國精神障礙分類與診斷標準第3版(CCMD-3單相抑郁癥診斷標準,同時符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計學手冊第4版(DSM-IV重性抑郁診斷標準;年齡20 45歲,性別不限;24項漢密爾頓抑郁量表(HAMD總分35分。排除標準:合并其他精神障礙或藥物、酒依賴者;患有嚴重的軀體疾病;近期內有過嚴重感染或經(jīng)歷

10、手術者;妊娠或哺乳期婦女;腦磁圖禁忌證。共入組14例,均為反復發(fā)作者。其中男5例,女9例;平均年齡(29883歲;平均受教育年限(15032年;平均發(fā)作次數(shù)(1211次;平均病程(319520個月;HAMD總分(37042分。HAMD量表均有同一名精神科副主任醫(yī)師評定。112正常對照組與患者性別、年齡、受教育程度均與患者相匹配的健康者。納入標準:無嚴重軀體疾病;目前精神狀況良好,既往無精神障礙史;無精神疾病家族史。共入組14例,男5例,女9例。平均年齡(30280歲,平均受教育年限(15117年;兩組在性別、年齡、受教育程度上差異均無顯著性(P均005。12方法121刺激材料實驗視頻刺激材料有

11、200個視頻片斷,均選自中國面部表情視頻系統(tǒng)(Chinese fa-cial expression video system,CFEVS6,采用事件相關設計。由Brain X刺激軟件(美國Ciciinati兒童醫(yī)院腦磁圖中心提供播放,通過投影儀把視頻投射到單面玉砂屏幕上。受試者雙眼與屏幕的距離固定為50cm。視頻片斷在玉砂屏幕上的位置固定,大小以受試者能舒適的看全表演者面部為準。122腦磁圖記錄腦磁圖采集前,頭定位,置采集電極,進入磁屏蔽室進行實驗。要求受試者頭部進入機器后,盡量避免頭部轉動及面部肌肉活動。掃描過程中要求受試對象在看到視頻后盡快判斷,測試前做練習以確保按鍵操作準確性。實驗刺激順

12、序和反應手(鍵在受試對象中交叉平衡設計。采用CTF275導全頭型腦磁圖系統(tǒng)(加拿大VSM醫(yī)療技術公司采集腦磁圖信號,取樣率為1200Hz,監(jiān)控垂直及水平眼電圖并自動除去超過150V的信號。記錄前后進行頭定位,排除頭部移動造成誤差。123磁共振平掃完成腦磁圖記錄后受試者均進行磁共振掃描:掃描前用外科導航定位標志固定于之前腦磁圖定位點處,作為腦磁圖與磁共振融合點。磁共振掃描應用美國GE Signa NV/i115T超導型磁共振儀,選用正交頭顱線圈。行3D-SPGR序列掃描,得到T1-PGR軸位圖像,掃描參數(shù)如下:FOV=240240162mm,Matrix=25625654,TR= 33333s,

13、TE=9ms,Inversion Time=0,Number of Averages=1,Imaging Frequency=63849208。124磁源影像處理和統(tǒng)計分析在Matlab76上運用SPM8(Statistical Parametric Mapping,http:/ wwwfilionuclacuk/spm8對原始數(shù)據(jù)進行轉換,分析時程200 1000ms,平均化05 100Hz 濾波后,導入磁共振圖像進行3D重建,頭模型化,使之與每個受試者磁共振圖像相對應,源成分分析,將50 850ms時間段按每段100ms,為了避免遺漏時間段間的變化情況,重疊50ms,分成如下15個時間段(

14、50 150ms、100 200ms、150 250ms、200 300ms、250 350ms、300 400ms、350 450ms、400 500ms、450 550ms、500 600ms、550 650 ms、600 700ms、650 750ms、700 800ms、750 850ms,運用MarsBar工具箱及aal模板,對預處理的數(shù)據(jù)選擇需要分析的感興趣腦區(qū)。采用兩組間配對t檢驗,設定P005校正,像素叢閾值設定10像素;使用xjview軟件查看感興趣腦區(qū)的功能圖,便于在識別負性表情過程中觀察抑郁癥患者杏仁核功能變化的先后情況。2結果與正常對照組相比,抑郁癥患者識別負性動態(tài)表情

15、時雙側杏仁核在不同時間段出現(xiàn)了不同程度的過度正激活。與正常對照組相比,抑郁癥患者識別負性動態(tài)表情時左右杏仁核在不同時間段表現(xiàn)的不同程度的過度正激活(見表1。3討論抑郁癥患者存在負性認知模式5,導致其人際關系不良和社會技能缺陷。既往研究7-9認為情緒產生存在兩條通路。長通路:刺激丘腦扣帶回大腦各區(qū)域相應皮質;短通路:刺激丘腦杏仁核。短通路的刺激信息,由丘腦和杏仁核的皮層下結構將原始信息直接從丘腦傳送到杏仁核,進行自動加工,即產生情緒反應。未經(jīng)皮質的精細加工,速度更快,可對負性刺激迅速作出反應。由此可見,杏仁核在負性情緒加工中具有重要作用。多年來,對于抑郁癥患者情緒加工腦區(qū)變化只能通過單一空間或者

16、單一時間觀察,而本研究運用高時空分辨的磁源性影像magnetic source imaging,MSI(MEG +MRI技術從信息加工的時間定位至空間,動態(tài)直觀地反映抑郁癥患者杏仁核加工情緒的特點。本研究結果示患者組較對照組雙側杏仁核過度激活結果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、表1患者組與對照組杏仁核功能變化情況比較時間(ms兩側杏仁核對比值t值P值左杏仁核對比值t值P值右杏仁核對比值t值P值50 1500352370010*027169004*0422230018* 100 2000342650007*027217002*0402470010* 150 25003

17、62120020*032174004*0402250017* 200 30001404403300050160430210640260 250 35003416500600210640260431700040* 300 4000511940030*044174004*0571960030* 350 45002110401600210920180211020150 400 50002211301400150760220281320100 450 5500331810040*0241300100421900030* 500 60002909901700180580280391310100 550

18、65003811501300280790210461740040* 600 7000421920030*0190600270401700043* 650 75002410301600130510300351260110 700 80002107602300090310380311030150 750 8500412180020*032174004*0492240017*注:*P005,*P001300 400ms、450 550ms、600 700ms如上幾個時間段的激活水平有統(tǒng)計學意義。Morris等10-12研究發(fā)現(xiàn),正常人識別負性表情與識別正性表情相比時,其杏仁核活動增加。Matthew

19、s等13-14研究發(fā)現(xiàn),與正常人相比,抑郁癥患者識別情緒,其雙側杏仁核出現(xiàn)了過度激活,尤其是識別負性刺激。既往也有研究15-16報道,杏仁核完成情緒識別任務時,對負性情緒的激活程度高于正性情緒。Ramel等17發(fā)現(xiàn)雙側杏仁核的活性增加將提高對負性刺激的記憶預測。結合本研究結果,提示抑郁癥患者杏仁核與情緒刺激的加工密切相關,尤其是對負性情緒加工。杏仁核與情緒整合密切相關,與其他腦功能有著廣泛的聯(lián)系,其功能異?？赡軐е屡c周圍功能聯(lián)合性下降,進而降低對情緒的認知調控能力,增加了對負性刺激的加工和自我相關。原理及表現(xiàn)形式與E-vent-related flied,事件相關電位(ERP類似的Event-

20、related flied,事件相關磁場(ERF技術是新興的研究情緒發(fā)生機制的有力手段。情緒刺激呈現(xiàn)250 500ms之后所出現(xiàn)的晚期ERP對面孔熟悉性敏感。情緒刺激的記憶反應波為400 600ms。本研究結果示50 250ms這3個時間段為對表情結構分析及情緒信息加工早期,抑郁癥患者杏仁核存在過度激活,且激活程度基本一致。300 400ms時間段為倍受關注的情緒信息加工中期,激活程度較前明顯增強。450 550ms時間段激活程度較前下降,至600 700ms時間段激活程度又略高。Ketter 等18研究表明,抑郁患者杏仁核激活異常提高。結合本研究結果,提示抑郁癥患者杏仁核功能異常,可能導致對

21、負性情緒識別、加工早中期的異常,尤其是負性情緒加工中期,提高了對負性情緒刺激的敏感性及負性情緒的記憶提取速度,進而誘發(fā)或加重抑郁癥患者的情緒障礙,且Drevets19研究表明,抑郁癥經(jīng)治療癥狀緩解后杏仁核激活降低到正常值。提示杏仁核的過度激活可能是抑郁癥復發(fā)的因素之一。本研究示患者組較對照組左側杏仁核過度激活結果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、300 400ms、750 850ms如上幾個時間段的激活水平具有統(tǒng)計學意義?；颊呓M較對照組右側杏仁核過度激活結果:50 150ms、100 200ms、150 250ms、250 350ms、300 400ms、450 55

22、0ms、550 650ms、600 700ms、750 850ms如上幾個時間段的激活水平具有統(tǒng)計學意義。且右側杏仁核功能激活水平始終顯著高于左側杏仁核。已有研究20證實了情緒加工存在大腦兩半球的功能不對稱性。Dolan 等21研究表明,左側杏仁核參與情緒記憶的提取,右側杏仁核參與情緒記憶的形成,說明杏仁核參與情緒記憶不同階段是分離的。Glascher等22研究表示左右兩側的杏仁核都參與了對情緒刺激的加工,只是在不同的加工階段起作用。右側杏仁核更多涉及早期的整體喚醒,而左側杏仁核則參與更具體和持續(xù)的加工。Wager等20-23發(fā)現(xiàn)杏仁核功能側化偏向左側,且與消極情緒高度相關。但該研究結果不支持

23、“右腦為情緒優(yōu)勢半球”3,“左半球與積極情緒有關,右半球與消極情緒有關”24的理論假設。結合本研究結果,抑郁癥患者識別負性表情時表現(xiàn)出右側杏仁核過度激活程度明顯高于左側,杏仁核功能側化偏向右側。其中300 400ms時間段激活強度最高,提示右側杏仁核在負性情緒加工中期功能明顯異常,可能提高了對于負性情緒識別的速度; 400 600ms與情緒記憶有關的時間段也存在明顯的激活,提示右側杏仁核對負性情緒的記憶形成敏感,同時也驗證了“右腦為情緒優(yōu)勢半球”,“左半球與積極情緒有關,右半球與消極情緒有關”等假設。綜上所述,杏仁核與情緒調節(jié)密切相關,本課題組既往研究25已發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者杏仁核功能異常,結合本

24、研究結果,提示其異常可能導致對負性情緒識別、加工早中期的異常,提高對負性情緒刺激的敏感性及負性情緒的記憶提取的速度。杏仁核功能側化偏向右側,可能對于負性情緒識別的速度有提高作用及增加了對負性情緒的記憶形成的敏感性。且杏仁核功能異?？赡軐е屡c周圍功能聯(lián)合性下降,進而降低對情緒的認知調控能力,增加了對負性刺激的加工和自我相關。所以,抑郁癥患者杏仁核,尤其右側杏仁核,與負性情緒刺激的加工密切相關,可能誘發(fā)或加重抑郁癥患者的情緒障礙。但現(xiàn)在對于抑郁癥患者情緒障礙的研究仍有許多問題尚待解決,今后將繼續(xù)擴大樣本量,對性別等因素分層,結合行為學技術、腦磁圖技術和ERF技術,從多角度,來揭示抑郁癥情緒的腦生理

25、機制和偏側化問題,為抑郁癥的發(fā)病機制提供證據(jù)。參考文獻:1Papez JWA proposed mechanism of emotion1937JJ Neuro-Psychiatry Clin Neurosci,1995,7:103-1122Maclean PDSome psychiatric implications of physiological studieson frontotemporal portion of limbic system(visceral brainJElectroencephalogr Clin Neurophysiol,1952,4:407-4183Borod

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27、uring visual processing of facial expressionJNeuron,1996,17:875-8876杜經(jīng)綸,姚志劍,謝世平,等中國面部表情視頻系統(tǒng)的初步建立J中國心理衛(wèi)生雜志,2007,21:333-3377LeDoux JEEmotion:clues from the brainJAnnu Rev Psychol,1995,46:209-2358Globisch J,Hamm AO,Esteves F,et alFear appears fast:temporalcourse of startle reflex potential in animal fe

28、arful subjectsJPsy-chophysiology,1999,36:66-759Hartikainen KM,Ogawa KH,Knight RTTransient interference ofright hemispheric function due to automatic emotional processingJNeuropsychologia,2000,38:1576-158010Morris JS,Ohman A,Dolan RJConscious and unconscious emo-tional learning in the human amygdaleJ

29、Nature,1998,467-47011Pessoa L,McKenna M,Gutierrez E,et alNeural processing of e-motional faces requires attentionJPNAS,2002,99:11458-1146312Morris JS,DeGelder B,Weiskrantz L,et alDifferential extra-geniculostriate and amygdala responses to presentation of emo-tional faces in a cortically blind field

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31、major depressive disorder:Neu-roimaging the developmental-degenerative divideJNeuro-science and Biobehavioral Reviews,2009,33:699-77115Canli R,Zhao Z,Brewer J,et alEvent-related activation in thehuman amygdala associates with later memory for individual emo-tional experienceJJ Neurosci,2000,20:9916K

32、ensinger EA,Schacter DLEmotional content and reality-moni-toring ability:fMRI evidence for the influences of encodingprocessesJNeuropsychologia,2005,43,10:1429-144317Ramel W,Goldin PR,Eyler LT,et alAmygdala reactivity andmood-congruent memory in individuals at risk for depressive re-lapseJBiol Psychiatry,2007,15,61:231-23918Ketter TA,Kimbrell TA,George MS,et alEffects of mood andsubtype on cerebral glucose metabolism in treatment-re