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近红外在精神分裂症的研究应用

作者:znion   发布时间:2019-11-15   阅读次数:10

世界上最名的画家之一梵高曾被认为是精神分裂症患者。有一种说法是,一次梵高在与画家保罗·高更的辩论中,他听到有人在他耳边说:“杀了他。” 相反,梵高拿了一把刀,削掉了自己的一部分耳朵。但也有其他精神科医生认为他是抑郁症或双相情感障碍。他最著名的作品多半是他在生前最后两年创作的,期间梵高一直被精神疾病折磨,最后在他37岁那年将他导向自杀一途,葬于瓦兹河畔的公墓。


那么精神分裂症到底是一种什么样的疾病,为何精神科医师无法给出确切的诊断结果呢?



精神分裂症
是一组病因未明的重性精神病,多在青壮年缓慢或亚急性起病,临床上往往表现为症状各异的综合征,涉及感知觉、思维、情感和行为等多方面的障碍以及精神活动的不协调。患者一般意识清楚,智能基本正常,但部分患者在疾病过程中会出现认知功能的损害。精神分裂症的幻听症状在临床比较常见。病程一般迁延,呈反复发作、加重或恶化,部分患者最终出现衰退和精神残疾,但有的患者经过治疗后可保持痊愈或基本痊愈状态。


精神分裂症认知神经发育起源的异质性较高,因此对精神分裂症病理生理学的研究主要集中于寻找大脑结构和功能的改变。目前临床上对精神分裂症的诊断具有很强的主观性,主要依据病史、量表评估等各种行为学指标,缺乏相对客观、稳定的生物学指标[1],这也是目前精神障碍诊断面临的困境之一。因此,寻找灵敏度、特异度高的生物学指标以早期识别、早期干预,具有重要的临床意义。



fNIRS 在精神分裂症中的研究应用


近红外脑功能成像技术(fNIRS)作为一种在脑血氧监测中有着广泛应用的光学技术,能有效地监测大脑代谢变化,可对脑血氧进行长时间监测。通过fNIRS利用言语流畅性测试可得到抑郁症、精神分裂症和双相障碍患者前额叶的一些特征波形。


语言流畅性测试(VFT) 
是神经心理测试中应用最广泛的认知任务,包括语言VFT 和语义VFT 2 种形式。VFT 的认知任务表现受执行功能、言语记忆等的影响,且与前额叶的活动有关。VFT的表现也被认为是反映语言功能和前额叶功能的一个敏感指标。在正常个体中,语言 VFT 相对于语义VFT 更能激活前额叶的活动,而语义 VFT 则能激活左侧颞叶的活动。

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大量的 VFT 研究[3]发现,精神分裂症患者相对于健康对照组,左侧背外侧前额叶 oxy-Hb 和 deoxy-Hb 在执行任务过程中变化量减少。

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正常人和精神分裂症患者脑区激活对比图


在VFT任务过程中,精神分裂症、抑郁症、健康人虽然在任务表现上差异不显著,但是在整个过程中oxy-Hb水平改变在这3 类人群中的差异却很明显。

精神分裂症患者在任务开始时颞叶区oxy-Hb 变化比较慢,且前半部分 oxy-Hb 增加较少[2]。抑郁症患者在任务过程中,oxy-Hb 变化开始的陡峰比精神分裂症更深。更重要的是,精神分裂症的功能降低区域在前额叶,而抑郁症则在背外侧前额叶、腹外侧前额叶。研究结论一致认为相对于抑郁症患者,精神分裂症患者皮层活动更慢且降低的幅度更大。针对双相障碍和精神分裂症患者,没有单独的研究进行报道,但是有研究将这两者在 VFT 任务过程中前额区与额颞区的活动与健康对照进行比较[3]。

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在任务期间,不同组平均[oxy-Hb]的差异比较。组差异的效果大小由颜色渐变指示。未显示明显差异的频道以白色显示。


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鉴于前额叶在精神分裂症的发病过程中的重要作用,有研究[4]fNIRS观察前额叶活动以试图区分处于精神分裂症不同病程的个体,结果发现精神病高危综合征(CHR)相对于健康人表现出前额叶背外侧、额极活动降低,而首发精神分裂症(FES)和慢性精神分裂症患者则无此差异,且背外侧前额叶活动对精神分裂症的分期更敏感。

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Iwashrio [5]CHRFES的研究发现,相对于健康对照,CHR FES 患者在VFT 任务过程中左侧额下回三角部脑区活动降低,且FES 患者该脑区活动的降低与其灰质体积减小明显正相关,在经过药物剂量校正后仍明显相关。以上的横断面对照研究均是利用fNIRS 比较不同疾病阶段患者的脑功能活动与健康人群的差异。


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最新的一项研究[6],针对VFT任务结束后oxy-Hb的异常再增加指出,这种前额叶区oxy-Hb的重新上升与认知障碍具有高相关,这反映了患者神经活动抑制的不足。精神分裂症患者这种任务后oxy-Hb异常再增与工作记忆缺陷的相关性,表明fNIRS信号作为反映精神分裂症患者认知功能的潜在生物标记。


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正常人和精神分裂症的血红蛋白曲线图



总结


fNIRS对精神分裂症的研究大多集中在执行功能障碍可能的脑区,比如前额叶区。为了更深入地研究精神分裂症的神经生理学基础,将fNIRS与其他研究技术融合更有利于精神分裂症的研究,与物理治疗技术如TMS、tdcs结合,探索这些物理治疗方法的应用机制及临床疗效,对fNIRS在精神科的应用推广也将具有重要意义。

参考文献


[1]Kempton MJ, Mcguire P. How can neuroimaging facilitate the diagnosis and stratification of patients with psychosis?[J]. Eur Neuropsychopharmacol, 2015,25(5): 725-732
[2]Kinou M, Takizawa R, Marumo K, et al. Differential spatiotemporal characteristics of the prefrontal hemodynamic response and their association with functional impairment in schizophrenia and major depression[J]. Schizophr Res, 2013, 150(2-3): 459-467.
[3]Ono Y, Kikuchi M, Hirosawa T, et al. Reduced prefrontal activation during performance of the Iowa Gambling Task in patients with bipolar disorder[J].Psychiatry Res, 2015, 233(1): 1-8.
[4] Koike S, Takizawa R, Nishimura Y, et al. Different hemodynamic response patterns in the prefrontal cortical sub-regions according to the clinical stages of psychosis[J]. Schizophr Res, 2011, 132(1): 54-61
[5] Iwashiro N, Koike S, Satomura Y, et al. Association between impaired brain activity and volume at the sub-region of Broca's area in ultra-high risk and first-episode schizophrenia: a multi-modal neuroimaging study[J]. Schizophr Res,2016, 172(1-3): 9-15.
[6]Noda T, Nakagome K, Setoyama S, e
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