重度抑郁障碍患者伏隔核的异常功能连接及结构-功能耦合

摘要

目的：重度抑郁障碍（major depressive disorder,MDD）是一种常见的情感障碍，其病因复杂，病理机制仍未阐明。伏隔核（nucleus accumbens,NAc）在奖赏处理、动机调节和情绪整合等生理过程中扮演核心角色。神经影像学研究提示NAc的结构和功能异常在MDD的发病机制中起关键作用。然而，目前关于MDD患者NAc的结构-功能耦合（structure-function coupling,SFC）变化特征尚未阐明。本研究旨在通过结合功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,fMRI）和弥散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）技术，系统探索MDD患者NAc的异常功能连接（functional connectivity,FC）及SFC。方法：采用病例-对照研究设计，纳入符合MDD当前发作诊断标准及17项汉密尔顿抑郁量表（17-item Hamilton Rating Scale for Depression,HAMD-17）评分≥17的MDD患者（MDD组），并设立与之在性别、年龄和受教育时间匹配的健康对照（healthy controls,HCs）组。所有研究对象均由3.0T MR系统采集高分辨率T₁结构像、静息态f MRI和DTI数据。fMRI数据采用SPM12（Statistical Parametric Mapping 12）和DPARSF（Data Processing Assistant for Resting-State fMRI）软件进行预处理，DTI数据采用FSL（FMRIB Software Library）进行预处理。基于脑网络组图谱将大脑灰质分割成246个脑区，分别计算双侧NAc与全脑的FC值和基于概率纤维追踪的结构连接强度（strength of structural connectivity,sSC）值，并采用区域水平Spearman相关方法计算双侧NAc的SFC值（sSC值与FC值之间的Spearman秩相关系数ρ）。建立以FC值为因变量，以年龄、性别、受教育时间及头动参数为自变量的多元线性回归模型，采用最小二乘法进行拟合，并提取回归残差作为校正后的FC值。采用独立样本t检验比较MDD组和HCs组之间校正后的FC值并对检验结果进行错误发现率（false discovery rate,FDR）校正，显著性水平设定为P<0.1。采用协方差分析比较SFC值在2组间的差异，模型中纳入年龄、性别及受教育时间作为协变量。显著性水平设定为P<0.05。将MDD组与HCs组相比差异存在统计学意义的FC值、双侧NAc的SFC值与其HAMD-17总分进行Spearman相关分析。结果：MDD组和HCs组在性别（χ²=0.792,P=0.373）、年龄（t=-0.930,P=0.292）和受教育时间（t=0.003,P=0.059）方面的差异均无统计学意义。与HCs组比较，MDD组BG.L.3（左侧NAc）-IPL.R.4（右侧顶下小叶）、BG.R.3（右侧NAc）-IPL.R.4、BG.R.3-Tha.R.8（右侧外侧前额叶丘脑）、BG.R.3-MFG.R.4（右侧额中回）之间的FC值显著升高（经FDR校正后，P<0.1）。MDD组双侧NAc的SFC值均显著低于HCs组（左侧：F=11.768,P=0.001；右侧：F=4.386,P=0.047）。Spearman相关分析结果显示：MDD组与HCs组相比差异存在统计学意义的FC值、双侧NAc的SFC值与其HAMD-17总分之间均无显著相关性（均P>0.05）。结论：MDD患者NAc的FC增强，且主要集中在NAc与顶下小叶、额中回等认知相关脑区之间，这为奖赏环路与认知调控脑区之间的失衡提供了证据。同时，MDD患者双侧NAc的SFC显著减弱，反映了MDD患者双侧NAc结构与功能的协同整合水平受损。本研究结果为NAc参与MDD的病理机制提供了神经影像学证据。

关键词

重度抑郁障碍 / 伏隔核 / 神经影像学 / 功能磁共振成像 / 弥散张量成像 / 功能连接 / 结构-功能耦合