我的位置:首页>新闻中心>应用研究

早确诊,早治疗——近红外脑功能成像对精神分裂症和双相情感障碍的判别

作者:杨施羽   发布时间:2021-08-31   阅读次数:23

精神分裂症和双相情感障碍通常始于青春期或成年早期,但在疾病产生很长一段时间内并没有办法进行确诊。已有研究表明,诊断的延迟会对疾病的发展产生一定负面影响,反之及早的适当的治疗可对疾病的控制产生很好的效果。


fNIRS是一种无创的神经影像学方法,利用近红外光来测量代表大脑活动的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对浓度,且fNIRS测量的血流动力学反应的时间过程和形状与功能磁共振成像(fMRI)的 BOLD信号具有一致性,再加上其对运动不敏感性,使得其非常适合于精神疾病或神经疾病患者的研究。


本文陈述的一项利用近红外脑功能成像技术(fNIRS)来探究精神分裂症和双相情感障碍风险人群在情绪Stroop任务中前额脑活动的差异的研究报告。主要想研究是否能在具有这些障碍风险的人群中,在其出现明显症状之前,可以观察到注意力、背外侧前额叶和额颞叶大脑活动的变化。


情绪Stroop任务是一种对经典Stroop任务进行修正的任务范式,旨在评估情绪刺激对注意过程的影响。情绪Stroop效应是指对情绪词和中性词的平均反应时间的差异,即所谓的情绪干扰。


材料和方法


参与者:从人群中招募的169名被试,年龄在13到35岁之间;

参与者被分为四组:精神病高危组(HR)、精神病超高高危组(UHR)、双相情感障碍高危组(BIP)和健康对照组(HC)。(表1)

图片1.png

表1:fNIRS样本的量表得分差异。

实验任务


情感Stroop任务包括10个中性词组(如月、铅笔)、10个积极词组(如美丽、春天)和10个消极词组(如噩梦、死亡),这些词是与任何特定的精神病理学无关的词。使用刺激呈现软件将每个词以红、绿、蓝、黄四种颜色显示在黑色的电脑屏幕上。单词通过事件相关设计随机呈现,刺激间隔在4到8秒之间变化。每个单词的呈现时间为1500毫秒,在此之前有一个白色的固定交叉显示500毫秒(图1)。在刺激呈现后,参与者必须通过按键盘上相应的颜色键来尽可能快地说出单词的颜色。当按下与另一种颜色对应的键,而不是屏幕上显示的颜色时,就会记录一个错误。在实际任务之前,参与者通过命名20个无意义的字母X的颜色来练习颜色按钮的对应关系。

图片2.png

图1


数据采集

用52通道近红外成像设备,在受试者前额放置3 × 11的通道探头,最底层的中间探头放置在国际10-20电极放置系统的Fpz位置上。通过双波长近红外光进行检测,采用修正的比尔朗伯定律将被测信号转换为氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对变化值。


通过合并8、18、19、29通道和3、13、14、24通道,分别计算左、右DLPFC参数。通过合并16,26,27,37通道对内测前额叶皮质(MPFC)参数进行计算。


图片3.png

图2:具有测量通道的fNIRS探头的定位。兴趣区通道:双侧背外侧前额叶皮层(DLPFC,连续框架;左8、18、19、29通道,右3、13、14、24通道),双侧额颞叶皮层(FTC;强调通道数;左侧通道32、33、34、35、43、44、45和右侧通道39、40、41、42、50、51、52)和内侧前额叶皮层(MPFC;虚线框;通道16,26,27,37)。Fpz的位置是指国际10-20电极放置系统。


统计分析


采用效价(积极、消极、中性)×组(HR、UHR、BIP、HC)重复测量进行方差分析,观察反应时间(RTs)的差异。将校正的氧合血红蛋白数据分别纳入一个单独的效价×组重复测量进行方差分析。分别比较各组在各条件和ROI上的差异,将高危组和HC进行对比。采用Bonferroni校正对多次比较进行校正。实验使用Matlab 2012b和SPSS 22.0进行统计分析。


图片4.png

表2


组间重复测量方差分析显示,右侧DLPFC组主效应显著,此外左侧DLPFC和MPFC的主效应接近显著。与HC组右侧的DLPFC相比,HR和UHR组的氧合血红蛋白的测量值显著降低,这说明大脑激活较低。此外,在左侧DLPFC中,所有高危组与HC之间的氧合血红蛋白测量值均明显降低。MPFC数据分析对比显示,UHR的氧合血红蛋白测量值明显低于HC 。


研究结果指出,所有高危组与健康对照组相比,双侧氧合血红蛋白差异显著降低,所有实验条件下都可以观察到这一结果(图4)。


图片5.png

图4所示。用左半球(a)和右半球(b)的氧合血红蛋白水平(O2Hb)测定组和效价对额颞叶皮层(FTC)激活的影响。激活图显示,与BIP (a)、HR (b)、UHR (c)组相比,健康对照组左半球和右半球的消极词诱发的O2Hb水平更高。* p < 0.05;* * p < 0.005;误差柱:2个标准差。


讨论总结


本项研究的目的是通过前额叶和额颞叶的大脑活动,研究精神分裂风险个体和双相情感障碍风险个体在情绪配价和中性词汇的加工过程。与HC相比,所有危险组的双侧FTC的激活均较低。任务水平上能够发现精神分裂症风险个体的注意力处理一般缺陷。精神分裂症患者的双侧DLPFC和FTC活性较低,双相情感障碍患者仅在左侧DLPFC和FTC活性方面存在差异。


研究结果说明,在stroop任务范式下,fNIRS可明显观测到健康人群与精神分裂症患者和双相情感障碍患者的脑功能激活差异。这有助于丰富fNIRS诊断常模,诊断精神分裂症与双相情感障碍,更早识别处于精神分裂症前期的人群。

 

参考文献:Aleksandra Aleksandrowicz , Florence Hagenmuller , Helene Haker, Karsten Heekerena, Anastasia Theodoridou , Susanne Walitza, Ann-Christine Ehlis , Andreas Fallgatter , Wulf Rössler , Wolfram Kawohl .2020. Frontal brain activity in individuals at risk for schizophrenic psychosis and bipolar disorder during the emotional Stroop task – an fNIRS study. NeuroImage Clinical.


上一篇:精神疾病临床分类诊断中功能性近红外光谱技术的应用
下一篇:错把妻子当帽子的人 | 99%的医生都不知道的真实案例

资联虹康官方微信

4000-298-122
customers@znion.com
武汉市东湖新技术开发区高新大道818号
风险警示语:请仔细阅读产品说明书或在医务人员的指导下购买和使用