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品行障礙腦功能結(jié)構(gòu)成像研究進展

2017-01-17 00:01:31黃炳升張家寧蔣雅麗姚樹橋
中國醫(yī)學影像技術(shù) 2017年5期
關(guān)鍵詞:杏仁核灰質(zhì)品行

張 靜,黃炳升,,3,張家寧,蔣雅麗,姚樹橋*

(1.中南大學湘雅二醫(yī)院醫(yī)學心理研究所,湖南 長沙 410011;2.深圳大學醫(yī)學部生物醫(yī)學工程學院,廣東省醫(yī)學信息檢測與超聲成像重點實驗室 醫(yī)學超聲關(guān)鍵技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室,廣東 深圳 518060;3.香港大學深圳研究院,廣東 深圳 518060)

品行障礙腦功能結(jié)構(gòu)成像研究進展

張 靜1,黃炳升1,2,3,張家寧2,蔣雅麗1,姚樹橋1*

(1.中南大學湘雅二醫(yī)院醫(yī)學心理研究所,湖南 長沙 410011;2.深圳大學醫(yī)學部生物醫(yī)學工程學院,廣東省醫(yī)學信息檢測與超聲成像重點實驗室 醫(yī)學超聲關(guān)鍵技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室,廣東 深圳 518060;3.香港大學深圳研究院,廣東 深圳 518060)

品行障礙(CD)是兒童青少年期最常見的一種心理行為問題。CD患者存在與情緒的識別處理、獎賞加工、認知控制與決策等有關(guān)的皮質(zhì)和皮質(zhì)下腦區(qū)結(jié)構(gòu)、功能和連接的異常。本文主要對CD患者的功能MRI、結(jié)構(gòu)MRI和擴散張量成像研究進展進行綜述。

品行障礙;功能磁共振成像;結(jié)構(gòu)磁共振成像;擴散張量成像

品行障礙(conduct disorder, CD)是兒童青少年中常見的一種精神障礙,常涉及侵犯他人的基本權(quán)利、違反與其年齡相稱的社會規(guī)范,表現(xiàn)為反復(fù)、持續(xù)出現(xiàn)的攻擊性和反社會性行為模式,如攻擊他人、破壞行為、離家出走、逃學等品行問題[1]。根據(jù)發(fā)病時間(以10周歲為分界點),CD可分為早發(fā)型(early-onset, EO)或兒童型(childhood-onset, CO)、青少年型(adolescent-onset, AO)和非特定型(unspecified onset, UO)[2]。通常CD預(yù)后較差,多數(shù)患者成年后容易發(fā)展為反社會性人格障礙。

目前,已經(jīng)從影像學角度對CD進行了大量研究[3-5],表明CD患者主要在與情緒的識別處理、獎賞加工、認知控制與決策等有關(guān)的皮質(zhì)和皮質(zhì)下腦區(qū)存在結(jié)構(gòu)、功能和連接的異常。提示腦成像研究可為CD的診斷提供依據(jù)。本文主要從功能、結(jié)構(gòu)(包括灰質(zhì)和白質(zhì))兩個方面對功能MRI(functional, fMRI)、結(jié)構(gòu)MRI(structural, sMRI)和擴散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)的研究結(jié)果進行綜述。

1 fMRI

CD的fMRI研究[4,6-7]主要集中在情緒調(diào)節(jié)與控制、執(zhí)行功能、決策機制等方面,包括任務(wù)態(tài)成像研究和靜息態(tài)成像研究兩種類型,即研究者一般通過一些涉及情緒加工處理等的任務(wù)設(shè)計或無任務(wù)的靜息狀態(tài),探索有關(guān)腦區(qū)的功能活動狀況(如任務(wù)態(tài)下某些腦區(qū)激活的改變及靜息態(tài)下相關(guān)腦區(qū)某些特征值的異常變化)。其數(shù)據(jù)分析方法主要有腦連接分析(包括功能連接分析和有效連接分析),結(jié)果顯示CD患者眶額皮層、調(diào)節(jié)動機與情感的邊緣系統(tǒng)如前扣帶回、杏仁核功能活動的異常(這些結(jié)構(gòu)以及島葉、腹側(cè)紋狀體均屬于旁邊緣系統(tǒng))以及額葉—邊緣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)間功能連接的異常[5,8]。表明CD患者可能存在眶額皮層—旁邊緣系統(tǒng)動機網(wǎng)絡(luò)、后顳—頂葉監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的功能障礙[2]。

2 sMRI

研究[9-10]表明,大腦結(jié)構(gòu)異常改變是CD發(fā)生的病理機制之一。通過全腦sMRI或ROI法分析大腦形態(tài)學的改變,發(fā)現(xiàn)CD患者主要在額葉、杏仁核等區(qū)域存在皮質(zhì)厚度、體積、密度等的異常改變。其數(shù)據(jù)分析方法主要有反映灰質(zhì)體積和密度的基于體素的形態(tài)學測量法(voxel-based morphometry, VBM)和反映皮層厚度、表面積和折疊度的基于皮層的形態(tài)學測量法(surfaced-based morphometry, SBM)。VBM是以體素為單位自動對大腦形態(tài)進行客觀分析的技術(shù)[11],而SBM是一種可精確量化全腦或局部腦區(qū)皮層厚度、表面積和折疊指數(shù)的方法,能更具化地了解大腦皮層的表面模式,從而相對更準確地發(fā)現(xiàn)早期皮層改變[12]。隨著這兩種方法的逐漸成熟,其在臨床上的應(yīng)用也日益廣泛,如包括阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究[13]。

2.1灰質(zhì)

2.1.1前額葉皮層(prefrontal cortex, PFC) PFC包括眶額皮層(orbitofrontal cortex, OFC)、腹側(cè)正中前額葉皮層(ventral medial prefrontal cortex, vmPFC)等,通常與目標執(zhí)行、沖動控制等功能有關(guān)。多個VBM研究[14-16]發(fā)現(xiàn)CD患者PFC灰質(zhì)體積顯著低于正常對照組。但由于灰質(zhì)體積是皮層厚度、表面積或折疊度的綜合反映[17],研究者們?yōu)榱朔謩e衡量這幾個指標的單獨影響,采用了基于表面的分析方法。Hyatt等[18]發(fā)現(xiàn)CD患者PFC折疊度下降,而厚度與正常組無差異;Fairchild等[17,19]分別發(fā)現(xiàn)OFC、vmPFC表面積減少,而Wallace等[10]研究顯示CD患者與對照組表面積的差異無統(tǒng)計學意義。此外,在正常被試中發(fā)現(xiàn)減少的OFC/vmPFC體積與較差的沖動控制能力有關(guān)[20]。以上結(jié)果均表明CD患者的癥狀如沖動攻擊行為、情緒調(diào)節(jié)異常等可能與PFC多個區(qū)域的結(jié)構(gòu)異常存在關(guān)聯(lián)。但De Brito等[21]對伴冷酷無情(callous-unemotional, CU)特質(zhì)品行問題的研究卻發(fā)現(xiàn)其內(nèi)側(cè)OFC灰質(zhì)密度增加,F(xiàn)airchild等[14]還發(fā)現(xiàn)CU與雙側(cè)OFC體積呈正相關(guān)。結(jié)果存在分歧的原因可能與被試特點(如年齡、是否伴CU等精神病性特質(zhì))有關(guān),因為正常情況下PFC體積和厚度隨年齡增大而減小[22],如果研究被試的年齡跨度較大,則一些腦區(qū)灰質(zhì)體積、密度的增加可能反映皮質(zhì)成熟的延遲[21]。

2.1.2前扣帶皮層(anterior cingulate cortex, ACC) ACC在情緒調(diào)控及認知行為過程中起重要作用。研究[15,23-24]發(fā)現(xiàn)CD患者的ACC灰質(zhì)體積減少,且其體積與個體的共情水平有關(guān)[25]。尤其,Olvera等[15]發(fā)現(xiàn)合并雙相障礙的CD患者腹側(cè)體積的減少,從而可能影響情緒、行為等調(diào)節(jié)過程。

2.1.3杏仁核 杏仁核通常與負性情緒加工、恐懼條件作用形成等過程有關(guān)。研究[10,14,25-26]發(fā)現(xiàn)CD患者的杏仁核體積下降,且兒童表現(xiàn)出的攻擊行為與此有關(guān)[27]。但有研究[16,21,28]結(jié)果與此不同。Ameis等[28]對健康青少年高/低外化行為組的研究中未發(fā)現(xiàn)杏仁核體積的顯著差異,但卻發(fā)現(xiàn)外化行為與杏仁核—OFC連接的異常有關(guān)。此外,也有研究[29-30]發(fā)現(xiàn)CD組PFC—杏仁核的功能連接顯著低于正常組,且其癥狀嚴重性與該功能連接呈顯著負相關(guān)。也許可解釋腦結(jié)構(gòu)的改變不能單純地以功能模型來推斷(即功能異常不代表相關(guān)結(jié)構(gòu)一定存在異常,而有可能是與該結(jié)構(gòu)有關(guān)的神經(jīng)環(huán)路的異常導(dǎo)致了有關(guān)功能的損害)的原因。

2.1.4其他 CD患者的島葉以及腹側(cè)紋狀體等的結(jié)構(gòu)也存在異常,F(xiàn)airchild等[14,18,25,31]發(fā)現(xiàn)CD患者的島葉體積下降、折疊度異常、皮層變薄以及灰質(zhì)密度下降等;有研究[31]發(fā)現(xiàn)前島葉體積與個體的共情存在正相關(guān),與CD癥狀呈負相關(guān)。則其體積、密度等的減少可能使情緒加工受損,表現(xiàn)為共情的缺陷;也可能破壞與前額葉有關(guān)的環(huán)路,使前額葉對憤怒、攻擊、沖動等的抑制作用減弱,從而增加發(fā)生攻擊行為的可能。同時腹側(cè)紋狀體的體積也減少[10,14],其體積與患者的CU特質(zhì)存在正相關(guān)[23]。而對健康青少年被試的研究[32]也發(fā)現(xiàn)腹側(cè)紋狀體密度降低與更大的冒險選擇有關(guān)。提示一些皮層下結(jié)構(gòu)在關(guān)于CD的研究中也需更多地關(guān)注。

2.2 白質(zhì) DTI可監(jiān)測腦白質(zhì)內(nèi)水彌散的各向異性(fractional anisotropy, FA)以及彌散程度,反映特定部位腦白質(zhì)完整性、方向性的改變,有助于了解白質(zhì)纖維束的病理狀態(tài)。其衡量指標有部分FA、徑向彌散程度(radial diffusivity, RD)、軸向彌散程度(axial diffusivity, AD)等。

既往多關(guān)注鉤束等白質(zhì)結(jié)構(gòu)的異常,特別是一些纖維束連接FA值等的異常。鉤束是連接杏仁核、鄰近的前顳葉與OFC的白質(zhì)纖維束,因此可能參與促進共情、情緒管理、社會認知加工等過程[33]。Passamonti等[34-36]研究發(fā)現(xiàn),與正常組相比,CD組鉤束、外囊、左右半球間胼胝體膝部與體部的FA值升高、RD值降低。同時有研究[37]發(fā)現(xiàn),CD男孩較女孩FA值升高更明顯,RD值降低,可能是男孩比女孩出現(xiàn)品行問題比例更大的原因。此外,Haney-Caron[38]和Finger等[30]采用基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計方法(tract-based spatial statistics,TBSS)對全腦的FA進行分析,前者研究結(jié)果顯示CD組FA和AD值降低,后者則未發(fā)現(xiàn)該差異,但發(fā)現(xiàn)杏仁核—前額葉功能連接的異常。以上結(jié)果的不同可能因方法學的差異(如TBSS vs 纖維束成像),因為前者是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動檢查全腦范圍內(nèi)連接特征的方法,克服了基于體素的形態(tài)學分析在圖像配準和平滑等過程中的不足,但可能導(dǎo)致其對白質(zhì)骨架外的特定纖維束的組間差異不敏感,而后者更適于描繪特定的ROI間的纖維束連接;也可能為樣本特征(如年齡)不同所致。研究[34]表明,青春期腦灰質(zhì)與白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能有一個快速的成熟期,正常個體大腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性在30歲后減少(鉤束FA值隨著年齡增加呈現(xiàn)倒U型的變化),但加速的異常成熟可使這種減少提前從而表現(xiàn)出FA值的降低,但發(fā)育軌跡的異常仍需縱向研究的證實。

3 小結(jié)與展望

本文對現(xiàn)有CD的腦成像研究進行概括,發(fā)現(xiàn)CD主要與PFC、邊緣系統(tǒng)等區(qū)域的結(jié)構(gòu)和功能異常有關(guān),但結(jié)構(gòu)變化與功能異常之間的相互關(guān)系仍不確定。因此,今后可從以下幾個方面進行研究:①注意共病對結(jié)果的影響。多數(shù)研究未排除共病因素(如注意缺陷多動障礙),可能影響對單純型CD患者大腦特異性改變的分析;②增加對CU特質(zhì)的關(guān)注;在最新修訂的DSM-5中,CU已被用作區(qū)分CD不同亞型的標記變量[39],其出現(xiàn)是否會改變相關(guān)結(jié)果以及改變方式均需進一步研究;③增加對女性CD患者的研究;④進行多模態(tài)腦成像研究,采用最新分析方法(如網(wǎng)絡(luò)分析等)進行數(shù)據(jù)分析以增加研究結(jié)果的可靠性和科學性;⑤進行可能的縱向研究,兒童青少年期是大腦發(fā)育的重要時期,由于多數(shù)研究采用橫向設(shè)計,無法探討外化行為與大腦結(jié)構(gòu)、功能改變之間的因果關(guān)系及導(dǎo)致障礙出現(xiàn)的發(fā)生過程;⑥基因、神經(jīng)遞質(zhì)、激素及其與環(huán)境的交互作用也對大腦的結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生影響從而導(dǎo)致個體行為的變化[40];隨著影像基因組學等的出現(xiàn),應(yīng)進行多因素(影像、生物、基因等)的縱向研究,進一步探討基因—腦—行為之間的相互關(guān)聯(lián),將更有助于深入了解CD的發(fā)病機制。同時,隨著影像學研究的發(fā)展,一些新的高清MRI技術(shù),如3D CUBE、CUBE DIR、MUSE等,均在CD的腦成像研究中具有潛在的臨床應(yīng)用價值。CUBE采用超長回波鏈以及可變翻轉(zhuǎn)角等技術(shù),可縮短掃描時間,保證圖像清晰度、對比度、信噪比,具有消除腦脊液流動偽影、提供更好的灰白質(zhì)對比等特點。而CUBE DIR采用雙反轉(zhuǎn)回復(fù)序列,可減少來自腦脊液的信號并提供更高的T1加權(quán),有助于發(fā)現(xiàn)目前MR未能檢查到的更輕微的皮層損傷[41]。

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Research progresses of functional and structural brain imaging in conduct disorder

ZHANGJing1,HUANGBingsheng1,2,3,ZHANGJianing2,JIANGYali1,YAOShuqiao1*

(1.MedicalPsychologicalInstitute,SecondXiangyaHospital,CentralSouthUniversity,Changsha410011,China; 2.SchoolofBiomedicalEngineering,HealthScienceCentre,ShenzhenUniversity,GuangdongKeyLaboratoryforBiomedicalMeasurementsandUltrasoundImaging,National-RegionalKeyTechnologyEngineeringLaboratoryforMedicalUltrasound,Shenzhen518060,China; 3.ShenzhenInstituteofResearchandInnovation,UniversityofHongKong,Shenzhen518060,China)

Conduct disorder (CD) is a most common psychological and behavioral problem in children and adolescents. Youths with CD mainly show structural, functional and connectivity abnormality in cortical and subcortical brain regions associated with emotion recognition and regulation, reward processing, cognitive control and decision-making. The research progresses of functional MRI (fMRI), structural MRI (sMRI) and diffusion tensor imaging (DTI) in CD were reviewed in this article.

Conduct disorder; Functional magnetic resonance imaging; Structural magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging

國家自然科學基金(81471384)、深圳市科技創(chuàng)新委員會高端人才科研啟動費(00048)。

張靜(1993—),女,安徽亳州人,在讀碩士。研究方向:心理學。E-mail: zhangjing22233hg@163.com

姚樹橋,中南大學湘雅二醫(yī)院醫(yī)學心理研究所,410011。

E-mail: shuqiaoyao@163.com

2016-09-19

2017-01-19

10.13929/j.1003-3289.201609082

R445.2; R749

A

1003-3289(2017)05-0782-05

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彭林軍:誠實守信 砥礪品行
金色年華(2016年7期)2016-02-28 01:39:03
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