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异常的静息状态的功能连通性的脑岛加入强迫症患者

manbetx安卓app体积22文章编号:742年(2022年)引用这篇文章

文摘

背景

脑岛的功能日益强迫症(OCD)的神经模型中提到的角色在情感处理,宽调节焦虑及其交互作用与经典的cortico-striato-thalamo-cortical电路。然而,岛在强迫症中静息状态功能连通性模式尚不清楚。因此,我们旨在调查特点内在连接改变脑岛的强迫症和他们对临床特征。

方法

我们获得了静息状态功能磁共振成像数据从85年无毒强迫症患者,85岁,sex-matched健康对照组(高碳钢)。我们进行了一般线性模型比较整个大脑内在功能连通性之间的双边脑岛的地图强迫症和HC组。此外,我们进一步探讨内在功能连通性之间的关系改变的脑岛和临床特征使用皮尔逊或斯皮尔曼相关分析。

结果

强迫症患者与高碳钢相比,表现出增加两国之间的内在连接脑岛和双边楔前叶回扩展顶叶小叶和补充运动区。减少之间的内在连接才发现正确的脑岛和两国在强迫症患者的舌回相对于HC主题,这是负相关与强迫症组抑郁症状的严重程度。

结论

在最近的研究中,我们确定了孤立的内在连接在强迫症患者受损的dysconnectivity正确的脑岛和双边舌回与强迫症患者的抑郁严重程度有关。这些发现提供了神经影像证据的介入强迫症和显示其潜在作用的脑岛强迫症的抑郁症状。

同行评审报告

介绍

强迫症(OCD)是一种严重的和禁用精神疾病复发的困扰,不必要的侵入性的想法,图像或敦促(强迫症)和过度重复的仪式行为或心理行为,个人觉得必须执行,以应对痴迷根据严格的规则或实现的完整性(强制性)1,2]。不确定性的不宽容被公认为中央强迫症的心理机制,特别是相关检查和重复的冲动3]。它会影响在中国总人口的2.4%,导致一个主要健康经济负担,为受到影响的个人,家庭和社会作为一个整体4,5]。

除了古典frontal-striatal电路、边缘或情感处理区域,如杏仁核,海马脑岛,及其与经典电路网络的功能被添加到强迫症的神经成像模型(6,7,8]。与其他emotion-related大脑区域相比,脑岛的神经影像学研究强迫症患者缺乏即使脑岛可能与厌恶或不舒服的感觉密切相关9],过度的风险厌恶情绪[10和不宽容的不确定性11,12在强迫症患者。以前的研究已经指出,强迫症的受损的情感处理和扰乱了情绪调节障碍有关的脑岛,已证实了脑岛的overactivation情感任务或情感挑衅范例中强迫症患者与健康对照组(13,14]。另一个强迫症患者的功能磁共振成像研究的荟萃分析显示,这种overactivation脑岛的情绪处理在强迫症患者更明显更大的焦虑或情绪并存病(15]。此外,在最近的一项研究中,Fridgeirsson et al。16]探索脑功能网络的变化在脑深部刺激(DBS)强迫症患者,他们发现,改善情绪和焦虑强迫症的症状后DBS与减少amygdala-insular功能连通性,这首次阐明脑岛的作用机制的强迫症从介入的角度来看。

在神经影像学研究方面,以往的研究揭示了特征增加改变结构和局部功能的强迫症患者的脑岛(17,18]。然而,相对较少的研究主要集中在整个大脑内在功能连通性的强迫症患者的脑岛。静息状态功能连通性分析的基本方法描述血液自然氧化的时间相关等级相关(粗体显示)信号在空间上分布的大脑区域在静息状态和已广泛应用于许多心理或精神疾病,由于其相对可靠的和可再生的自然19]。鉴于我们的主要目的是探讨具体的内在功能连通性的脑岛模式在强迫症脑岛的至关重要的作用在这个精神障碍的病理生理学,我们决定执行seed-based静息状态功能连通性的方法在目前的研究中,这是一个目标明确的方法来测试整个大脑的内在连接一个特定的先天的地区(20.]。近年来,一些研究涉及的内在功能连通性脑岛在强迫症患者产生了不一致的结果21,22,23,24,25]。然而,以前的研究也有一些缺点,比如相对比较小的样本大小和或多或少受干扰药物或疾病。

因此,当前研究的目的是辨别改变整个大脑内在连接模式的脑岛招聘相对大样本的drug-naive没有并发症患者排除混淆药物治疗和并发症的影响。基于前面的功能神经影像学发现强迫症患者的脑岛,我们假设的内在功能连通性模式强迫症患者的脑岛会升高相对于健康对照组,这将是一个异常的神经影像学特征与临床之间的相关性信息,尤其是情绪指标。

方法

参与者

我们招募了85名犯人和comorbid-free强迫症患者从心理健康中心,四川大学华西医院。两名有经验的精神科医生诊断强迫症患者的基础上结构化临床访谈(SCID-I)轴我精神障碍的诊断与统计手册,第四版(dsm - iv)。入选标准如下:(1)年龄在18到60岁之间;(2)会议强迫症的诊断标准;(3爱丁堡)右撇子的决心偏手性库存;和[4medication-naive或冲刷时间内至少4周从任何治疗前的图像数据。排除标准如下:(1dsm - iv轴)的存在,其他任何诊断或神经系统疾病;(2任何心血管疾病史,代谢紊乱,或其他主要生理疾病;(3物质滥用或依赖;(4]怀孕;和[5任何禁忌症MRI扫描。

85名强迫症患者,71例medication-naive。其他14名患者接受药物治疗强迫症(4在盐酸氯米帕明;3在盐酸帕罗西汀;3在盐酸氟西汀;3在舍曲林;和1是三种类型的药物包括盐酸氯丙咪嗪、盐酸帕罗西汀和喹硫平延胡索酸酯),和所有的药物免费扫描先生前至少4周。的Yale-Brown Obsession-Compulsive规模(Y-BOCS) [26)是用来评估强迫症症状的严重程度。抑郁和焦虑症状是衡量测量表汉密尔顿抑郁量表(HAMD) [27),其一汉密尔顿焦虑量表(HAMA) [28),分别。

此外,我们招收了85名年龄,sex-matched健康对照组(高碳钢)从同一社会人口的情况下通过海报广告和检查的SCID nonpatient版。HC科目及其一级亲属是免费的任何历史或神经障碍或精神疾病。

本研究中国西部医院的伦理委员会批准,四川大学和研究是根据《赫尔辛基宣言》。每个参与者提供书面知情同意后完成这项研究协议的完整描述。

核磁共振数据采集

所有与会者都扫描使用3.0特斯拉的通用标记激发扫描仪配备摘要相控阵头线圈。每个主题在线圈安装定位舒适柔软耳塞和泡沫垫,并被告知保持他或她闭上眼睛,保持不动,不认为任何特定的主题。

对于每个个体,我们收购了整个大脑静息状态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据使用gradient-echo echo-planar成像(GRE-EPI)序列与以下参数(29日):30轴向片和卷在每次运行= 200,切片厚度= 5.0毫米没有片间隙,重复时间(TR) = 2000毫秒,回波时间(TE) = 30毫秒,翻转角度= 90°,相位编码方向前后,矩阵大小= 64×64,体素的大小= 3.75×3.75×5毫米3和视野(FOV) = 240×240毫米2。rs-fMRI扫描在当前的研究中没有使用字段映射。GRE-EPI图像的总采购时间是大约6.67分钟(400年代)。此外,高分辨率的t1加权三维解剖图像得到以下参数:连续冠状切片= 156;切片厚度= 1.0毫米;TR = 8.5毫秒;TE = 3.4毫秒;翻转角度= 12°;矩阵大小= 256×256,体素的大小= 0.94×0.94×1毫米3和视野(FOV) = 240×240毫米2。

图像预处理

rs-fMRI数据预处理是由脑成像数据处理和分析工具包(DPABI, 6.0版本,http://rfmri.org/dpabi)[30.]。对于每个参与者来说,前10时间点被丢弃在考虑信号平衡和适应环境扫描。剩下的图片被纠正为收购之间的时间间隔片和头部运动之间的卷。头运动控制,我们执行运动校正策略使用意味着framewise位移(FD)先前的研究提出的方法31日,32),这是一个高级Friston-24参数模型(33),包括6个头部运动参数,之前的时间点6头运动参数,和相应的12平方项。FD值计算均值平移和旋转scan-to-scan位移使用三个平移参数和三个旋转参数获得重组步骤为每个主题。参与者只包括当他们rs-fMRI符合< 1.5毫米的标准图像的空间运动和< 1.5度的旋转在任何方向,意味着FD值< 0.2毫米。头部运动后修正和质量控制,没有参与者排除强迫症组或HC组。然后,这些照片被空间归一化标准蒙特利尔神经学研究所(MNI)空间,并且每个立体像素重新取样3×3×3毫米3使用统一的个人T1影像分割[34]。图像平滑处理的半宽度(应用高斯6毫米的内核。此外,我们头部运动参数退化,白质和脑脊液(CSF)信号减少nonneuronal大胆的波动的影响。最后,时间带通滤波(0.01 - -0.08赫兹)是用来减少高频生理噪声和低频漂移的影响。

Seed-based功能连通性分析

探索脑岛的异常的静息状态的功能连通性的体素之间的整个大脑强迫症和HC组。我们选择感兴趣的双边脑岛种子区域(roi)使用AAL阿特拉斯(无花果。1)。

图1
图1

每个半球脑岛的种子区域的解剖自动贴标(AAL)阿特拉斯

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Seed-based静息状态功能连通性分析使用工具箱静息状态功能磁共振成像数据分析软件包(RESTplus, 1.24版本,http://resting-fmri.sourceforge.net。sourceforge.net)。首先,所有体素在每个区域时间序列平均种子提取。然后,皮尔森相关分析的时间序列进行种子之间的引用和整个大脑voxel-wise的方式获得内在功能连通性为所有参与者每个种子区域的地图。最后,subject-level相关地图使用费舍尔r-to-z z得分转换前的平均跨科目组级别的进一步分析。

统计分析

组比较

一般线性模型(GLM)进行了识别不同的静息状态的功能连通性的脑岛模式之间的强迫症和HC组,年龄,性别,和头部运动的反是SPM12 (https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)。意义阈值被设置为P< 0.005(未修正的)体素水平和familywise错误(FWE)纠正P< 0.025(0.05 / 2)集群级别(35,36),因为群体间的比较执行的功能连通性地图分别有两个种子roi左右脑岛。此外,探讨可能影响之前的药物暴露的功能连通性脑岛,我们排除了14个病人的历史之前的药物和执行第二个组比较medication-naive强迫症患者和HC组使用相同的方法。此外,社会人口的统计分析和临床数据使用SPSS执行24 (SPSS, Inc .,芝加哥,IL)。两个示例t测试是用于连续变量,和卡方检验被用于分类变量当比较组两组之间的差异在社会人口数据(P< 0.05)。

相关分析

探索性相关性分析的内在功能连接强度提取区域显示重要的集团与疾病的持续时间不同,发病的年龄、症状严重程度来衡量Y-BOCS规模(包括痴迷和冲动),以及强迫症组HAMD和哈马分数进行确定岛rsFC异常与临床特点。线性相关条件后测试,包括Kolmogorov-Smirnova正态分布测试,为变量符合正态分布和线性状态,我们使用皮尔逊相关性,而那些不符合我们使用斯皮尔曼相关条件。罗斯福q值< 0.05被认为是为多个比较显著的相关分析。(P< 0.05,与罗斯福纠正)。

结果

社会人口和强迫症的临床特征和HC组提供了表1。在年龄没有明显差异(t = 0.670,P= 0.504)、性别(χ2= -0.156,P= 0.876)或头部运动(t = -1.407,P两组之间的= 0.161)。

表1人口特征
全尺寸表

两个示例t测试的结果分析比较seed-based静息状态功能连通性之间的脑岛强迫症和HC组和探索性相关性分析与临床特点如下(图2;表2)。

图2
图2

(A)明显与地区内在FC强迫症之间的脑岛和HC组。地区与内在FC红色所示,增加和减少内在FC蓝色所示。(B)小提琴情节代表内在FC脑岛的强迫症和HC组中的每个重要的地区。(*PFWE−纠正< 0.05,* *PFWE−纠正< 0.01)(缩写:PCUN:楔前叶;SMA:补充运动区;凌:舌回;rsFC:静息状态功能连通性;强迫症:强迫症;HC:健康的控制;FWE: family-wise错误。)

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表2两个示例t检验的结果整个大脑内在功能连通性之间的双边脑岛强迫症和HC组
全尺寸表

组比较

离开的内在功能连通性

HC组相比,强迫症患者显示显著增加积极的内在功能连通性的左脑岛和大型集群包括双边楔前叶回扩展顶叶小叶。此外,我们发现的另一个显著增强积极的内在功能连通性强迫症患者的左脑岛和右补充运动区相对于高碳钢。

对孤立的内在功能连通性

在强迫症患者,我们观察到显著增加积极的正确的脑岛和两国之间的静息状态的功能连通性楔前叶/顶叶小叶和辅助运动区。此外,强迫症患者显示显著降低积极正确的脑岛的内在功能连通性和双边舌回而高碳钢。

二次分析medication-naive强迫症患者

后扣除14强迫症患者的历史之前的药物,结果组对比medication-naive强迫症患者(N = 71)和HC科目(N = 85)相似的主要结果整个强迫症患者组(补充图S1)。

相关分析

通过相关分析,我们发现强迫症患者表现出趋势之间的相关性降低内在功能连通性的脑岛和双边舌回和增加的HAMD评分(r = -0.219,P= 0.044,未修正的)(无花果。3)。

图3
图3

之间的相关分析结果意味着FC值正确的脑岛和双边舌回强迫症组和临床变量。HAMD-17更高的分数(P = 0.044, r = -0.219)是与较低的内在rsFC脑岛和双边舌回。线周围的阴影区域代表了95%置信区间。(缩写:强迫症:强迫症;HAMD-17:测量表汉密尔顿抑郁量表;rsFC:静息状态功能连通性。)

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讨论

在当前的研究中,使用seed-based静息状态功能连通性的方法,我们发现不同的固有模式的功能连通性变化强迫症。在这项研究中有两个主要发现。首先,HC组相比,强迫症患者显示显著增加两国之间的内在功能连通性脑岛与大型集群包括双边楔前叶回扩展顶叶小叶和另一个集群补充运动区。显著降低内在功能连通性之间发现,只有正确的脑岛和两国在强迫症患者的舌回相对于HC,这是与HAMD得分负相关而不是氧强迫症组的分数。我们的发现表明强迫症患者异常的内在连接的参与,更重要的是,脑岛的dysconnectivity可能与抑郁症状而不是强迫症的困扰或强制性的表现。

双边脑岛和楔前叶的联接

相对于HC组,强迫症患者显示增加两国之间的内在功能连通性脑岛和双边楔前叶扩展顶叶小叶。楔前叶和顶叶小叶都是重要核心区域的默认模式网络集成和处理自我参照信息37,38]。因为强迫症的症状主要由内部触发胡思乱想或图像,而不是外部刺激(39),强迫症患者已报告有困难的失活静静止(40]。此外,一项研究也表明了静态自发的大脑活动增加低频波动的振幅(ALFF)脑岛和楔前叶(41]。更大的脑岛之间的内在联系和楔前叶或顶叶小叶强迫症患者被报道在一些功能磁共振成像研究25,42,43),这与我们的结果是相一致的。

联接两国脑岛和补充运动区

强迫症患者表现出增强的内在连接两国脑岛和补充运动区与HC科目。补充运动区,这可能是与缺乏抑制控制强制或强迫行为,被认为是极度活跃的强迫症患者根据先前的研究44,45]。在之前的结构研究中,研究人员发现了一个更厚的皮层在presupplementary强迫症患者的运动区和右前脑岛(46]。此外,task-fMRI之前的一些研究表明,强迫症患者表现出更长的抑制性控制反应时间和抑制性控制错误比健康对照组和overactivation补充运动区,presupplementary运动区和前岛叶/额盖在错误处理,以及失活前岛叶/额的盖在抑制控制任务和辅助运动区区域,这可能是一个潜在的神经成像机制受损抑制性控制性能在强迫症的47,48]。结合前面的研究结果,我们的结果较高的隐含功能连通性的脑岛和SMA可以大胆与抑制控制赤字的担心的行为。然而,最近的一项研究由病人的强迫症财团包括大型样品报告hypoconnectivity脑岛和SMA (49]。这种不一致,我们的发现可能是由于样本特征的差异。强迫症财团执行mega-analysis独立样本不同的研究机构,通过收集和包括患者不同的临床特征包括年龄、药物和各种症状的严重程度。相比之下,参与我们的研究是comorbidity-free和犯人成人患者相对轻微的强迫症症状(YBOCS = 21.54 < = 25),因此我们目前的结果可能代表了脑功能基础这种强迫症患者的病理生理学机制。

Hypoconnectivity正确的脑岛和舌回

显著下降的内在连接正确的脑岛和两国在强迫症患者的观察舌回而高碳钢。舌回位于视觉皮层区域和可能导致情绪知觉在视觉刺激和进一步处理复杂的视觉信息(50,51]。除了涉及在认知和行为抑制性控制赤字,强迫症也承认与视觉处理障碍(52),这可能与异常舌回。改变大脑结构的舌回已报告在几项研究中,如薄皮层和小面积的舌回53,54]。另一个形态分析表明,舌回灰质体积变化和运动区域比精神分裂症——更特定于强迫症和患有孤独症谱系障碍(55]。在以前的rs-fMRI研究中,研究人员观察到较低的中心度的舌回56,57],ALFF值被发现在岛叶皮质增加但在强迫症患者的舌回减少,这是与症状严重程度相关(41,58]。这些异常的当地活动模式可以通过认知疗法(规范化的应对59]。

有趣的是,我们进一步观察到的趋势相关性的内在连接正确的脑岛和舌回和增强抑郁症状的严重程度,而不是担心强迫症组的症状。先前的研究已经报道减少孤立的体积在强迫症患者共病抑郁(60),舌回的活动可以区分强迫症患者和控制在multi-emotion分析(61年]。这一发现表明,我们不应忽视的作用脑岛的抑郁症状和舌回强迫症在将来的研究中。然而,协会对insula-lingual回连接强迫症组和抑郁症状没有生存的多重比较修正并进行解释时应特别谨慎。

限制

目前的研究有几个功能,值得考虑的解释结果。首先,我们的研究有一个横断面设计和无法调查的长期变化岛连接模式和强迫症患者治疗前后的影响。将来,纵向研究需要探索执行相同的功能连通性roi基线后,一线治疗强迫症和验证这些区域的接触药物和行为治疗。第二,我们当前的结果来自一个研究中,犯人强迫症和未来研究样本没有并发症或并发症限于抑郁症需要复制并验证我们的发现。第三,脑岛的改变内在的连通性之间的关系和临床特征应谨慎对待,因为他们没能活下来罗斯福修正多重比较。注意,这些结果还提供有价值的见解,有一种趋势在强迫症与抑郁症状dysconnectivity脑岛,从而指导今后的研究。最后,本研究使用整个脑岛地区的种子。然而,几项研究已经涉及的不同功能不同的孤立的条件62年]。在未来的研究中,细粒度的内在连接模式的分支领域应进一步探讨强迫症来扩展我们的研究。

结论

使用seed-based静息状态的连接方法,我们目前的研究发现脑岛的内在连接模式的改变强迫症患者与健康对照组相比。我们发现增加的内在功能连通性主要位于两国楔前叶回和辅助运动区,和减少之间的内在连接只有正确的脑岛和双边舌回,这是强迫症患者与抑郁症状的严重程度相关。我们的研究结果提供神经影像学证据强迫症脑岛的病理生理作用,建议未来的研究关注强迫症患者的抑郁表现应该考虑脑岛在这方面的作用。

数据可用性

使用的数据集和分析在当前研究可从相应的作者在一个合理的请求。

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下载参考

确认

作者要感谢所有参与者帮助在这个研究。

资金

本研究支持由1.3.5项目学科卓越,四川大学华西医院(批准号ZYJC21041),临床和转化研究中国医学科学院基金(批准号2021 - i2m c&t - b - 097)和中国国家重点研发项目(批准号2022 yff1202400)。

作者信息

作者指出

  1. 张梓琳周和本·李的贡献同样这项工作。

作者和联系

  1. 华西村先生研究中心(HMRRC),功能和分子成像技术四川省重点实验室、放射学、四川大学华西医院,郭No.37雪香,610041年,中国成都

    子林,海龙Li Lingxiao曹,人数加张Yingxue高,Lianqing张小琪黄& Qiyong锣

  2. 精神病学,四川大学华西医院,成都,中国

    Bin Li &嘉鑫江

  3. 精神卫生中心和精神实验室,四川大学华西医院,610041年,中国成都

    郭长江邱

  4. Psychoradiology研究中心的中国医学科学院(2018 ru011),四川大学华西医院,成都,中国

    小琪黄& Qiyong锣

  5. 前沿科学中心疾病相关的分子网络,四川大学华西医院,成都,中国

    小琪黄

作者
  1. 张梓琳周
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  2. 本•李
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  3. 鑫江
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  4. 海龙李
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  5. Lingxiao曹
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  6. 人数加张
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  7. Yingxue高
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  8. Lianqing张
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  9. 郭长江邱
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  10. 小琪黄
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  11. Qiyong龚
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贡献

ZZ和提单的构思和设计研究。CQ、XH和路上监督研究的开展。提单,JJ和HL负责数据采集。ZZ、HL和LC神经影像学和临床数据分析。深圳和YG执行统计分析。ZZ,提单和XH协助相关文献检索。ZZ和提单起草了最初的手稿,霍奇金淋巴瘤,LZ, CQ、XH审查和修订后的手稿。所有作者阅读和批准最后的手稿。

相应的作者

对应到郭长江邱或小琪黄。

道德声明

伦理批准和同意参与

本研究中国西部医院的伦理委员会批准,四川大学和研究是根据《赫尔辛基宣言》。每个参与者提供书面知情同意后完成这项研究协议的完整描述。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称他们没有利益冲突在这个工作。

额外的信息

出版商的注意

施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。

电子辅料

下面是链接到电子辅料。

补充材料1:补充图S1

权利和权限

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周,Z。李,B。,Jiang, J.et al。异常的静息状态的功能连通性的脑岛加入强迫症患者。manbetx安卓app22742 (2022)。https://doi.org/10.1186/s12888 - 022 - 04341 - z

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关键字

  • 强迫症
  • 脑岛
  • 抑郁症
  • 功能性磁共振成像
  • 静息状态的功能连通性

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