“抑郁症”核心抑郁心理症状影像学生物标记物的新发现，引读个体化脑功能区剖分技术（pBFS）的科学应用

2022-09-16

近期，哈佛大学刘河生教授团队与四川大学华西医院龚启勇教授团队合作发现了针对首次发病的抑郁症患者的核心抑郁心理症状（抑郁情绪、兴趣缺失、自杀倾向等）的个体化脑功能影像学生物标记物，论文“Individualized Functional Connectome Identified Replicable Biomarkers for Dysphoric Symptoms in First-Episode Medication-Naive Patients With Major Depressive Disorder” 发表在神经影像学知名期刊“Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging”，该论文验证了相较于群组水平的模板，个体化脑功能区剖分方法学在识别症状特异性的影像学标记物时更具有精准性、稳定性和可复制性，并针对异质性高的抑郁症特征进行验证，为研究精神疾病的神经机制和治疗方法提供了新的生物标记物和方法学方向。



抑郁症（MDD）的症状具有高度异质性，涉及多个特异性神经环路的异常连接，然而，目前对该疾病不同症状维度的神经机制了解甚少。传统基于组水平的分析很难发现个体症状与神经环路之间的稳定关系，不利于探索个性化的治疗方案。该研究旨在基于未使用过抗抑郁药物的首次发病抑郁症患者，通过分析个体化脑功能连接组，识别症状特异性的、稳定的、可泛化的脑功能连接的影像学生物标记物。

研究人员首先基于个体化脑功能区剖分技术（pBFS）绘制出抑郁患者全脑92功能分区图谱，并根据得到的分区计算全脑功能连接矩阵（92 × 92）。然后，在探索数据集（n = 95）中，将个体脑功能连接数据与抑郁症的28个行为症状分别进行相关分析，基于相关性分析结果使用层级聚类方法把表现出相似功能连接基础的症状分为一组，从而得到了2个具有高度稳定性的症状集：“核心抑郁心理症状（Dysphoric）”和“焦虑躯体化症状（Anxiosomatic）”。其中，“核心抑郁心理症状” 包括9个症状：抑郁情绪、兴趣缺失、自杀倾向等，  “焦虑躯体化症状”包括19个症状：躯体性焦虑、焦虑情绪、失眠、躯体化等。该结果与之前研究发现的症状分组具有一致性。



为了探索个体化功能连接能否预测患者的症状严重程度，研究者在前述探索数据集中通过机器学习模型去预测不同症状集的分数，并在独立的验证数据集（n=94）中验证该模型的可泛化性。研究人员在探索数据集中发现，个体脑功能连接组预测的分数与实际分数显著相关。但在验证数据集中，只有“核心抑郁心理症状”的个体脑功能连接组预测分数与实际分数显著相关，说明只有“核心抑郁心理症状”模型中的80个脑功能连接组能够稳定地在独立数据中预测其症状。这些功能连接主要涉及默认网络（DN）、腹侧注意网络（DAN）与边缘系统（LMB）的网络间脑功能连接。这几个网络间的脑功能连接异常可能会涉及内省、外部注意与情绪调节的失调，可能是导致“核心抑郁心理症状”的原因。


为了探索抑郁症患者不同症状的缓解是否伴随着相应症状特异性功能连接组的变化，研究追踪了55名经过2周抗抑郁治疗的抑郁症患者的数据。这些患者在治疗后，“核心抑郁心理症状”与“焦虑躯体化症状”均得到了缓解。经过分析患者症状缓解前后的脑功能连接变化，研究者发现 “核心抑郁心理症状”脑功能连接组的改变与其症状缓解显著相关，但在“焦虑躯体化症状”脑功能连接组未发现该相关，以上结果验证了“核心抑郁心理症状”脑功能连接组模型的准确性。


由于以上分析均基于个体特异性的功能连接，为了进行对比验证，研究人员基于群组模板的脑功能连接组进行了分析。研究发现基于组水平模板的脑功能连接组所预测的“核心抑郁心理症状”与实际症状也具有显著相关性，但是在新的数据集中表现出较弱的可泛化性且不能通过严格的统计校正。同时，个体化连接组和组水平连接组上识别的症状相关神经标记物，在探索数据集和验证数据集上表现出不一致的结果，说明基于非个体化特征发现的“脑-行为”关联很难在新的数据集上得到验证。


综上，该研究基于个体化脑功能连接组，找到了能稳定预测首次发病抑郁症“核心抑郁心理症状”的脑功能连接组影像学生物标记物，并验证了其准确性和可复制性，证明了以个体化脑功能为基础进行研究和指导治疗的重要性以及可行性，为后期抑郁症的科学研究和治疗提供了新的影像学标记物和方法学方向。


参考文献：
Zhao, Y., Dahmani, L., Li, M., Hu, Y., Ren, J., Lui, S., ... & Liu, H. (2022). Individualized functional connectome identified replicable biomarkers for dysphoric symptoms in first-episode medication-naïve patients with major depressive disorder. Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging.
Huang, Y., Wang, Y. U., Wang, H., Liu, Z., Yu, X., Yan, J., ... & Wu, Y. (2019). Prevalence of mental disorders in China: a cross-sectional epidemiological study. The Lancet Psychiatry, 6(3), 211-224.
详情阅读Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging.期刊原文《Individualized functional connectome identified replicable biomarkers for dysphoric symptoms in first-episode medication-naïve patients with major depressive disorder》，期刊原文链接https://doi.org/10.1016/j.bpsc.2021.12.010 

原创声明：文章主要内容原始材料以英文撰写，哈佛大学刘河生教授、四川大学华西医院龚启勇教授为是文章的通讯作者。优脑银河诊所内容团队翻译为中文并编辑发布，未经优脑银河诊所的书面许可，上述内容不得以任何形式复制或发布。