与阿片类药物使用障碍患者的估计心理健康状况

抽象

目标。皮质活动变异的无创性评估可能是一个挑战，但给患者的心理健康状况的有价值的线索。本研究的目的是表征用于评估与患者的阿片类药物使用障碍，精神健康状况相关的光谱功率脑电图（EEG）电极的特异性。方法。这项回顾性研究包括谁被诊断为阿片类药物使用障碍在比较16例性别，年龄相匹配的健康对照组16个例。EEG电极放置在正面（FP1，FP2，F3，F4，F7，F8，和Fz的），中央（C3，C4，和CZ），时间（T3，T4，T5和T6），顶叶（P3，P4和PZ），和枕部头皮（01和02）。光谱权力δ，θ，α，β和γ振荡被测定，并且其分布与地形头皮上的这些电极被映射。结果。Compared to healthy controls, the spectral powers at low frequencies (<8 Hz;δ和θ)，而高频功率(>12 Hz;β和γ）被选择性地定位在正面和中央头皮电极仅增加。间19层的电极，F3，F4，FZ，及锆石均检测增加高度特异性δ，θ，β和γ阿片使用障碍患者的权力。结论。本研究的结果证明，谱功率被地形穿过头皮，可以定量表征分布。电极位于F3，F4，FZ，及锆石可以专门用来评估患者的阿片类药物使用障碍的心理健康。负责神经可塑性的机制，涉及的皮质锥体神经元和μ阿片类受体法规在脑电图改变微观的范围内讨论。

1.简介

在美国，阿片疫情已创下历史新高，近年来，受苦的速度成倍增加。在2016年，估计有1200万的人已经使用阿片类药物，适用于各种用途的，以及大约210万的个人的精神障碍是由于阿片类用途[受苦1]。阿片类药物使用障碍的发生率预计在未来几年变得更糟[2]。

阿片类药物使用障碍往往诊断为基于精神障碍（DMS-5的诊断与统计手册第五版心理评估;3])。如何大脑活动被改变由于使用阿片类药物只能与脑成像技术，如正电子发射断层扫描（PET确定; [4])。然而，较高的操作成本限制了PET扫描用于临床评估。脑电图(EEG)，通常用于评估癫痫或精神分裂症患者的神经元紊乱[五，6]，可以在估计的大脑活动畸变更廉价的替代。EEG信号往往反映由锥体谷氨酸能神经元，GABA能中间，和皮层下输入的皮质微电路底层的空间和时间的活动（[7]。另见科恩[回顾8])。阿片类药物如吗啡，羟考酮，和海洛因，主要是通过发挥其激活神经系统的影响μ这几乎完全驻留在GABA能神经元的受体阿片[9，10]。该μμ-阿片样物质受体在功能上加上G蛋白 - 门控向内整流钾⁺（GIRK）信道，并且在GABA能神经元的超极化，其结果的活化和抑制性突触后电位的振幅（IPSPs）降低[11，12]。因此，阿片类药物被认为是中枢神经系统（CNS）抑制剂，与药物滥用酒精和苯并二氮一起。当皮层微电路GABA能神经元与阿片类药物[去抑制脑电活动增加13]。这些微电路还接收传入支配从脑深部核的神经元，它们由上GABA能神经元类阿片[调节14]。因此，在一般情况下，有在EEG活动急性阿片类药物的减少，与首次用药的人[正在演示15，16]和啮齿动物以及[17]。然而，长期阿片类给药引起GIRK通道和GABA能神经元的损害[18，19]。此外，GABA能亢进与药物依赖相关联20]。其结果是，使用阿片类药物无序的人更可能有心理健康状况[21]。

EEG是作为测量的电信号的总和δ，θ，α，β，和γ振荡[22]。这可能会产生的问题是什么振荡或节奏患者的阿片类药物使用障碍被改变。在正被检测的头皮电极的那些变化？目前，在是在阿片类药物的患者脑电图改变电极和节奏的临床关系尚未达成共识（见评论[23，24])。例如，Wang等人。报告等于增加δ，θ，α和β在几乎所有的EEG电极权力放置在头皮[25]。Motlagh表明，β但不是δ，θ， 要么α振荡阿片类药物的患者[分别提高26]。虽然报告不一致的原因尚不清楚，但这表明有必要，也需要重新评估阿片类患者脑电图电极和节律改变之间的关系。最近，脑电图分析方法研究药物滥用的影响δ，θ，α，β，和γ振荡已经在我们的实验室已成功研制出[27，28]，这使得我们有可能不能可靠地分析患者提取节奏数据。

我们推测，在脑电图节律变化的患者阿片类药物使用障碍的特征;此外，发生在特定的电极，其可用于评估精神健康状况这样的变化。因此，本研究的目的是表征在记录患者的阿片样物质使用障碍健康对照组相比EEG电极光谱节奏。为了实现这一目标，我们是第一个揭示的归一化分布δ，θ，α，β，并使用数据γ节奏权力健康对照。随后的分析是鉴定单独电极这表明在显著变化δ，θ，α，β，或患者的阿片类药物使用障碍γ权力相比健康对照。最后，我们研究了整个头皮光谱功率分布是否患者的阿片类药物使用障碍被改变。

2。材料和方法

2.1。学习规划

Data were obtained from an electronic medical database at a substance abuse treatment facility (FHE Health, Deerfield Beach, FL, USA), which had gathered ∼1000 cases of information about patients’ drug use history, DMS-5 diagnosis, and drug intoxication treatment. In addition, there were 20 cases obtained from healthy subjects with records indicating no substance abuse history. EEG data can be tracked electronically, along with information about detox-related symptoms. Searching with opioid-related keywords (i.e., morphine, heroin, fentanyl, methadone, or oxycodone), we found 350 patients who had records of opioid use history. However, a majority of patients were polysubstance users. After exclusion of alcohol, cocaine, and methamphetamine, only 100 subjects were considered as opioid users. Those with neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson’s and Alzheimer’s), incomplete medical records, or low quality of EEG data were also excluded from the study. To this end, eleven men and five women identified with opioid use disorder were compared with 16 sex- and age-matched healthy controls. As shown in Table1，患者至少有滥用阿片类物质（平均7.8岁）的一项为期三年的历史。一个s a standard detox procedure, detoxification medications (buprenorphine) at a dosage of 8 mg were given at the time of EEG recordings while abstinent from other opioid use for no more than one week (average of 2.4 days). No medication was given to sixteen healthy controls at EEG recording. The protocols of retrospective analysis of living subjects were approved by the Institutional Review Board (IRB) from Florida Atlantic University (Boca Raton, FL, USA) and Ross University School of Veterinary Medicine.

2.2。脑电图数据采集

在病人的医疗纪录，在下午12:00和下午4:00之间进行脑电图记录。继仪器校准的情况下（患者或健康对照）正坐在调暗录音室舒适的椅子，和脑电图程序进行口头指示。用电极19（电帽国际，伊顿，OH，USA）的盖放置在头皮上。为了减少EEG信号肌肉文物，指示受试者承担一个舒服的姿势，避免运动。Signals were collected with the band-pass filter of 1–100 Hz at a rate of 256 Hz and amplified with Neurofield’s Q20 amplifier (NeuroField Inc., Bishop, CA, USA) using NeuroGuide software (Applied Neuroscience Inc., Tampa, FL, USA). Each subject underwent 10 minutes of EEG recording with eyes closed.

2.3。脑电图数据分析

如前所述EEG数据从数据库下载。原始数据使用软件NeuroGuide内的编辑工具来移除物理人工制品（包括眼睛运动，夹爪的运动，并且总运动）编辑。测试 - 再测试可靠性被用于支配EEG数据质量去除上述伪像的后。从理论上说，被记录时间的分钟内达到约95脑电图节律的最大变化的％，以及更长的时间脑电图没有必要捕捉散装在EEG谱可变性。To estimate reliability, EEG spectral powers at a selected segment or epoch (i.e., 20 sec, 40 sec, or 60 sec) are compared to those obtained from the whole segment (e.g., 10 min epoch). Reliability ([R）等于0，如果没有的两个时代，或1，如果相同的结果是从两个时期之间实现谱功率消退。It has been shown that 20 sec epochs are typically to have 0.8 reliable, 40-sec epochs about 0.9 reliable, and 60-sec epochs at 0.95 reliable [29]。在本研究中，我们决定使用具有可靠水平60秒时代在0.90或更高。尽管如此，一个60秒的时期随机从无伪影的EEG图形选择（[R ≥ 0.9) was subjected to EEG spectral power analysis using a fast Fourier transform (FFT), by which graphic images were mathematically transformed into voltage powers showing onÿ轴（μV²/ Hz）的作图上频谱频率X轴（1-五0 Hz;δ，1-4 Hz;θ，4-8 Hz;α，8-12 Hz;β，12-30 Hz; and γ, 30–50 Hz). The transformed numbers including both spectral powers (μV²/赫兹）和频率（Hz）的随后复制粘贴到Microsoft Excel工作表用于进一步的数据的计算。的权力δ，θ，α，β，要么γoscillations were individually sorted according to electrodes and averaged (mean ± SEM). The relationships between 5 spectral powers and 19 electrodes were determined in three distinct ways. First, the normal distribution of spectral powers (δ，θ，α，β和γ）穿过皮质的不同部分进行了表征。具体地，在健康对照中，来自不同区域获得的数据进行比较，包括正面与背面部件，左右相对的部件，和进一步分割成的额叶，颞，中央，顶叶，枕叶组件。有了这样基础，我们发现大脑区域或凸角之间的功率水平的差异。这个分析的结果列于表都2-4。接下来，谱功率δ，θ，α，β，或在患者的阿片样物质使用障碍单独电极γ振荡用健康对照的，在所有电极部位（前相比：FP1，FP2，F3，F4，FZ，F7和F8;中央：C3，CZ，和C4;颞：T3，T4，T5和T6;以及顶枕叶：P3，的Pz，P4，O1和O2）。为了揭示的在脑中谱功率分布地形，功率水平被任意分为四组如下：高> 76％;介质51-75％;低11-50％;没有变化<10％。最初的分析后，我们发现，对于大多数情况下对应电极中的两个半球的谱功率几乎相同，因此，对应电极总是分组在一起。当时只有少数情况下，功率水平两个半球之间的不同;如果它发生，配对电极被分为低电平变化组。分析的结果示于图被呈现1-五。第三个分析是揭示了什么脑电图电极可以比别人有更多的具体变化。为了实现这一目的，数据是从几个方面，包括的谱功率，脑叶，或EEG电极的分析进行分析。此外，使用文氏图分析，以确定电极的特异性，可以在检测频谱功率的变化，包括所有5个光谱（即，δ，θ，α，β，和γ振荡)。分析结果见表五和数字6和7。

2.4。统计分析

一个ll data are expressed as mean ± SEM and have been evaluated with repeated measures ANOVA between subjects (e.g., frontal vs. rear areas and patients vs healthy controls) followed by事后隔日测试使用Statview软件5.0（SAS公司，卡里，NC，USA）。配对学生Ť-test还用于确定统计差异是否拨。显着性设定在0.05。

3.结果

3.1。谱功率的健康对照正态分布整个头皮

首先，我们分析了16个健康对照，以确定是否谱功率δ，θ，α，β，或γ振荡是额叶（FP1，FP2，F3，F4，F7，F8和Fz的）相对于后部头皮（O1，O2，P3，P4，T5，T6，和PZ）之间是不同的。如表中所示2，δ列强在额叶部位显著高于较后的网站（F_（1222）= 14.188, )。有中没有显著差异θ这两个地区之间的权力（F_（1222） = 0.522, )。随着频率增加至α要么β振荡，谱功率被降低显著在正面部位相对于后网站（α，F_（1222） = 14.027, ;β，F_（1222）= 22.143, )。对于γ振荡，在额叶部位的权力几乎一样的后点，显示出差异无统计学意义（F_（1222） = 0.522, )。

接着，在左半球谱功率（FP1，F3，F7，C3，T3，F3，T5，和01）与右侧（FP2，F4，F8，C4，T4，F4，T6，和O 2进行了比较)。数据分析显示，在两个半球之间的频谱功率（无差异表3)。

最后，电极重组为正面（FP1，FP2，F3，F4，F7，F8，和Fz的），中央（C3，C4，和CZ），时间（T3，T4，T5和T6），顶叶（P3，P4和PZ），和枕叶（01和02）的区域。谱功率是那些区域之间显著不同（表4)。进一步的数据分析显示，α和β列强在前额区域和低的范围内的100％，在枕叶显着增加-300％。相比之下，改变的δ，θ和γ的权力是有限的，与地区之间的低于50％的差异。

3.2。患者的权力与阿片类药物使用障碍的变化

3.2.1。改变在δ鲍尔斯

数字图1（a）显示器samples of 10 sδ-通过放置在头皮中线中心的Cz电极获得的振荡。看来δ权力与阿片类药物使用障碍的患者（分别提高图图1（a）底部）与年龄和性别匹配的健康受试者相比，（图图1（a）上)。的变化δ在19个EEG电极权力被任意分为4个等级：高（> 76％），中（51-75％），低（11-50％），和没有变化（<10％）。数字图1（b）示出了4个电极具有大于> 76％的增加δ权力。两因素方差分析结果表明阿片类药物使用显著主效应（F_（1,30） = 7.874, ）和电极位置的显著主效应（F_（18540） = 10.475, )。具体而言，均位于中线中心和枕部，包括Cz、Pz、O1和O2。在健康对照组中，δ权力（μV²;ñ = 16) were 13.5 ± 0.3, 11.7 ± 0.3, 10.2 ± 0.3, and 9.8 ± 0.3, respectively. Theδ在阿片样物质的患者的这些电极功率分别提高了80％，101％，86％，和84％。

数字图1（c）示出了介质增加（51-75％）δ在额叶功率（F3和F4），中央（C3，FZ和C4），顶叶（P3和P4），和颞区（T3，T4，T5和T6）。这一增长显著（F_（1,30） = 8.726, )。

数字1（d）示出的增加11-50％δ在FP1，FP2，F7和F8的电极功率。然而，增加的δ权力不是来自那些健康对照的统计学差异（F_（1,30） = 2.115, )。数字1（e）中显示的分布的地形绘制δ权力划分高，中，低的水平。红色区域表示的高活性的增加δ权力，绿色为中等活性增加，而棕色的低活性增加δ权力。

3.2.2。改变在θ鲍尔斯

数字图2（a）显示器samples of 10 sθ在与阿片样物质使用障碍的患者从FP1电极得到的振荡（图图2（a）底部）相比于健康对照（图图2（b）上)。数字图2（b）示出记录的组的电极具有高θ功率变化（> 76％对健康对照）。它们分别位于前部（FP1，FP2，F3，和F4），中间环（Fz的，C3，CZ，和C 4），和颞区（T3和T4）。两种方式重复测量的方差分析揭示了阿片类药物的患者显著主效应（F_（1,30） = 4.792, ）和用于19-电极位置一个显著主效应（F_（18540） = 13.135, )。除了T3电极，事后隔日测试揭示了增加是从健康对照的各电极显著不同。

总体上，一个中等活性增加（51-75％;图图2（c））的θ功率在7个电极（图中发现图3（c）;F7，F8，P3，P4，的Pz，O1，O2和）。统计分析表明，θ在这些7个电极的变化是不与对照组不同（ )。低增加（11-50％;图图2（d））的θ权力是在T5和T6电极发现，而且这种影响是不显著（ )。的地形变化θ头皮上的功率被显示在图图2（e）。红色区域表示的高度增加θ权力，绿色为媒介的增加，以及棕色的低增长θ权力。

3.2.3。改变在α鲍尔斯

数字图3（a）显示器samples of 10 sα在相比于健康对照患者从O1电极得到的振荡。有低的减少（10-50％）α在O1，O2，T5，T6，P3，P4，和电极的Pz（图振荡图3（b）)。然而，减少不与从健康对照获得统计学差异（F_（1,30） = 0.368, )。

在剩下的电极的变化均小于10％，包括FP1，FP2，F3，F4，F7，F8，FZ，T3，C3，CZ，C4，和T4（图图3（c）)。暗区图3（d）表示的地形还原α在颞，顶的力量，和枕叶区。

3.2.4。改变在β鲍尔斯

数字图4（a）显示器samples of 10 sβ从F3电极获得振荡。该β-振幅是在与阿片样物质使用障碍的患者（图增加5(一个)底部）相比于健康对照（图图4（a）上)。然而，没有活性超过76％的任何电极被发现。数字图4（b）示出记录的组的电极与介质δ功率变化（51-75％）。双向重复测量方差分析结果表明阿片患者显著主效应（F_（1,30） = 10.359, ）和19引线电极投放位置显著主效应（F_（18540） = 12.167, )。低增加（11-50％）在FP1，FP2，C3，C4，F7和F8的电极（图中发现图4（c）)。变化不得不从健康对照中得到的各电极无统计学差异显著（F_（1,30） = 2.928, )。P3、P4、T3、T4、T5、T6、Pz电极的变化(见图)图4（d））均小于10％，并且与对照没有差异（F_（1,30） = 0.091, )。最后,β从O1和O2电极获得权力进行了评价，发现在一个枕叶低降低的倾向（图图4（e）)。然而，减少不从健康对照统计学差异（F_（1,30）= 0.238, )。数字图4（f）显示器β功率水平地形分布在头皮上。绿色区域表示的中等增长β权力，棕色的低增长，并且暗代表低减β权力。

3.2.5。γ力量的变化

数字5(一个)显示器samples of 10 s γ-oscillations obtained from F3 electrodes, showing increases of γ-amplitudes in an opioid patient (bottom) in contrast to a healthy control (top). Figure5 (b)显示一组用介质记录的电极γ功率增加，包括F3，F4，FZ，及锆石的电极。两因素方差分析结果表明阿片类药物使用显著主效应（F_（1,30） = 54.084, ）和电极位置的显著主效应（F_（18540） = 15.268, )。数字图5（c）示出了低的增加γ在FP1，FP2，C3，C4，和电极的Pz权力。然而，效果并不显著（F_（1,30） = 1.287, )。数字图5（d）显示一组电极没有变化γ的权力，包括P3，P4，F8，T3，T4，T5和T6（F_（1,30） = 0.150, )。需要注意的是，虽然T3权力由48％减少，将它分为因为与在对方区域中的电极相比T4具有低于1点％的变化“没有效果”。目前的趋势是，01和02的电极有减少γ权力(图图5（e）)。然而，这种效果并不显著（F_（1,30） = 1.932, )。数字图5（f）显示的地形响应γ阿片类药物的患者的权力。绿色区域表示的中等增长γ权力时，棕色的低增大，并且暗表示低的还原γ功率在头皮测得。

3.3。识别电极的特异性，可用于检测患者的EEG权力与阿片类药物使用障碍的变化

3.3.1。谱功率的异常分布在整个头皮患者使用阿片类药物障碍

除了个别分析，电极分组为正面（FP1，FP2，F3，F4，F7，F8，和Fz的），时间（T3，T4，T5和T6），中央（C3，C4，和锆石），顶叶（P3，P4，和PZ），和枕叶电极（O1和O2）。数字6显示出在健康对照患者这些地区的平均功率。该δ在所有5个方面的力量增加。该θ权力是在4个区域除了增加枕叶。虽然有一个减少α在感觉区的权力（即颞，顶叶，枕叶区），这种效果并不显著。该β和γ权力主要在增加额和中部地区，而不是在时间或顶叶区域，枕叶中没有显着减少。

3.3.2。维恩图分析确定电极，其可以检测在光谱的权力变化尽可能多的，包括δ，θ，β，和γ振荡

（基于从图的结果，其已经显著增加功率的单独电极1-6）被分成δ，θ， 要么β/γ基团与维恩图。如图图7（a），15出来的电极19在被发现δ组。相比之下，只有9电极在发现θ组。分别为C3、C4、T4、F3、F4、Fz、Czδ组重叠与θ组。都β和γ集团拥有F3，F4，FZ，及锆石。总体而言，F3，F4，FZ，及锆石是由重叠δ，θ，β/γ组。地形，那些4个电极是下彼此在头皮上（图图7（b）)。

4。讨论

目前的研究几桩重大发现。首先，有地形分布δ，θ，α，β，跨健康对照的头皮和γ功率在闭眼休息状态。该δ列强在前额区域高，而α和β列强在后方地区占主导地位，特别是在枕叶。但是，对于分布格局θ和γ权力并不明显。尽管如此，这些数据支持的概念，即频谱权力特有的跨皮质，这可以被视为在估计心理健康的基本价值观分布。其次，我们发现，在谱功率的变化是特征的患者阿片类药物使用障碍，与以前的阿片类药物的研究报告一致[26，三十]。大多数的电极19可检测的增加δ但不是θ，α，β， 要么γ权力。有趣的是，所有的除外α部件在F3，F4，FZ，及锆石增加。这表明，这些四个电极可能会比其他评估阿片类药物使用障碍更加有用。第三，我们观察到，α功率在感觉方面均减少，尤其枕骨O1和O2电极。虽然减少没有统计学显著，它表明，α响应于阿片样物质使用振荡是从其他振动不同。

4.1。跨健康对照头皮谱功率的地形分析

在这项研究中，EEG微观显示有2个明显的图案。首先，从一个给定的电极获得EEG活动是非常相似的附近或周围的电极。其结果是，在谱功率变化似乎逐渐而不是突然的。例如，CZ位于由C3，FZ，C4，和包围的Pz中线中心。锆石上EEG活性或多或少类似于C3，FZ，C4，或的Pz。这种模式可应用于几乎任何其他电极，从而改变在附近的几个电极的谱功率用于数据分析可以进行分组。其次，对应或对应的电极位于两个半球侧（例如，与F7 F8和T5与T6）具有几乎相同的功率电平，并使用阿片类药物相同的响应。在电力的相似性的一种解释可能是由于这样的事实，如在头皮测量，有相同或类似的神经解剖结构或两个半球之间的微电路，因此功率电平的分布似乎是对称的。这也表明，在研究中使用的装置中收集EEG数据具有较高的质量。

然而，有在正面和背面之间的区域功率的区域差异，和叶之间（额叶，颞，中央，顶叶，枕叶）。该δ振荡出现在额叶区，而更高α和β在枕部越高，与健康对照以前的意见是一致的[31-33]。光谱功率的差异可以归因于电极下的皮层微电路。据观察，额叶皮层中锥体神经元的树突状区比枕叶皮层大好几倍[34]。此外，脑深部突出到皮质层可以是皮质裂片之间不同。例如，神经元丘脑提供更大的输入，以视觉皮层而海马，腹侧被盖区（VTA），和许多其它核主要支配额叶皮质[35-37]。因此，在微电路的差别将是对EEG电极接收光谱的差分功率的原因，与以前的报告是一致的[38]。总之，光谱功率水平可跨越特征分布头皮。

4.2。在增加δ，θ，β和γ权力，但不α电力患者，与使用阿片类药物障碍

我们发现，19个电极之间，有15个电极显示显著上升δ振荡，或总电极的74％。与此相反，有表示显著仅增加9（47％），4（21％），和4个电极（21％）θ，β和γ权力，分别。调查结果均符合以前的一些报道[39]，而不是其他人[三十),证明δ振荡是患者阿片类药物使用障碍改变的主要频段。这表明，δ振荡是比在估计阿片使用障碍的其它频率更可靠。然而，一个单独的电极分析可能低估的其他权力的重要性（即，θ，α，β， 要么γ)。出于这个原因，我们也进行了集团化的维恩图分析，额叶，中央，颞，顶叶突出意义和枕骨区。基于几种方法我们的数据分析的结果促使我们建议响应使用阿片类药物的光谱权力，变化可以分为三个子类。如表中所示五中，δ和θ权力可以被组合在一起作为1级，显示几乎所有领域显著上升，这表明阿片类药物可能调制δ和θ整个皮层的活动。该β和γ归纳为2类权力主要见于额叶和中部地区，牵连情绪失控，位于颞顶叶或地区没有感觉活动的参与。鉴于从VTA到皮层区域的多巴胺能预测主要针对的额叶区域[40]，这将有兴趣探讨阿片类药物改变多巴胺活性是否参与了变化β和γ权力。该α3级的异能可能是例外的，与1级或2级的异能都不同，在任何测量的区域都没有显示出增长。相反，感觉运动区，如颞区、顶叶区和枕叶区(图)的能力下降3和表五)。这种分类的一个优点是它允许光谱的力量与特定的大脑区域相联系。然而，需要进一步的验证来确定与区域相关的功能活动是否确实在光谱活动的变化中被调节或受损，这可以通过阿片类药物滥用患者的事件相关电位(事件相关电位，ERP)测量来探索[26]。

4.3。可能的机制，负责在谱功率增加或减少

在功率的增加可以通过附近的电极，与EEG理论一致测量被解释为在皮质微电路锥体神经元的增加同步活性41]。这表明，在神经元活动的微电路的抑制和兴奋余额已在阿片类药物的患者被调制。机制尚不完全清楚，但在神经可塑性改变可能是促成调制的原因之一。功能性神经可塑性是指突触强度的增强，涉及IPSPs或EPSP的或两者（见评论[42])。虽然对锥体细胞的阿片类药物没有直接的影响，越来越多地同步效果归因主要从任一GABA能中间或深部脑传入突触输入。电生理研究表明GABA能中间的那个信号转导通路受损，并自发IPSPs在长期阿片类啮齿动物的大脑切片显著增加了一些研究报道43-45]，而不是其他人[46]。因此，增加EEG同步可能是由于增加的GABA能输入到锥体神经元。与假设一致，人们发现，阿片类药物不会再导致慢性阿片类药物治疗的动物获得的脑切片的IPSPs的减少，而是增强了IPSPs [44，47，48]。GABA能活性被发现在皮质微电路中增加，特别是内侧前额叶皮质[49]。

在皮质谷氨酸锥体神经元是其可塑性发生[主要运营商50]。另见[评论51]。与此相一致，谷氨酸水平在患者的阿片类药物使用障碍的脑均增加[52，53]。信号转导途径，包括NMDA钙²⁺-NO-cGMP途径，AC-的cAMP-CREB途径和MAPK途径被激活，这是可塑性变化[临界54]。谷氨酸能神经可塑性的参与也得到了支持，在动物实验中观察。例如，非竞争性NMDA受体阻断剂MK-801的拮抗EEG谱功率的变化[55]，和EPSP谷氨酸能神经元synapsing在皮层锥体神经元的振幅与慢性阿片类药物[啮齿动物分别增加56]。此外，长期使用阿片类药物的敏感d的表达₁受体对基底杏仁核谷氨酸能神经元投射到皮层[56]。

除了增加，我们也观察到的光谱功率减少，主要是α振荡与O1和O2电极测得的感觉运动区。有人建议，在功率的减少是表示与觉醒，警觉性和知觉过程中密集的活动响应有关的神经元活动的同步位移到一个任务[57，58]。还看到一个很好的综述[59]。相反，在功率增加可皮质空转或主动抑制[期间归因于同步IPSPs作为患者变得昏昏欲睡60]。在功率的增加也与同步的EPSP相关联，用于产生幻觉[61]，和精神兴奋剂的滥用[62，63]。尽管如此，潜在的频谱权力和心理健康变化之间关系的确切机制尚不清楚。

5。结论

与以前的报道是一致的[23，26，39，64]，我们证明，在频谱节奏的变化发生在一些，但不是所有的患者19层的电极与阿片类药物使用障碍。在F3，F4，FZ，及锆石中发现了重大变化。考虑到EEG节律是反映由谷氨酸，GABA能，以及许多其他类型的神经元的神经回路活动的电信号，本研究的结果是通过研究设计侧重于阿片样物质的情况下只，且不太可能适用于多种物质的用户的限制。这是因为，阿片类药物的不利影响归因于主要GABA能功能障碍[18，19]，在本研究中未观察促进了在多种物质使用EEG节律变化的其他类型的神经元。我们发现病人甲基苯丙胺或酒精使用障碍被证明在脑节律（未发表的观察）不同的变化，支持这一假说。此外，本次调查仅包括16例相匹配。与大样本严格验证被推广到所有阿片类用户之前是必要的。这是值得一提的是脑电图数据记录，同时要求被试有闭目养神。调查事件相关电位（ERP）患者的阿片类药物使用障碍[这将是在未来的学习兴趣26，65]。

数据可用性

作者声明：数据支持这一研究结果是在这篇文章里。

伦理审批

这项研究被批准从佛罗里达大西洋大学（＃1223155）和兽医罗斯大学医学院机构审查委员会（IRB）。

利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

致谢

笔者想感谢FHE健康授予权限，以利用他们的数据，这项研究。我们愿在神经康复科在FHE感谢延伸到专门的人员收集数据，并帮助我们，使我们的工作尽可能顺利。此外，作者感谢了Ximena利维博士在人类研究审查和杰弗里·克拉克她的知识对他的优秀的IT支持，两人都在佛罗里达大西洋大学的工作人员。

参考

1. r . Ahrnsbrak j . Bose s·l·海顿,r . n .利帕里e . Park-Lee p·泰斯,“关键物质使用和心理健康指标在美国:源于2016年全国药物使用和健康调查中,“物质滥用和精神健康服务管理局,美国卫生和公众服务部出版行为健康统计中心和质量,罗克维尔市,医学博士,美国,2017年。视图:谷歌学术
2. 美国国立卫生研究院，“药物过量死亡率，” 2017年，https://www.drugabuse.gov/related-topics/trends-statistics/overdose-death-rates。视图:谷歌学术
3. A. M.德拉克鲁兹，“诊断和治疗慢性非癌性疼痛的处方阿片类药物使用障碍的，”美国精神病学杂志卷。9，第2-5，2015年。视图:谷歌学术
4. J.普罗瑟E. D.伦敦，和我一Galynker，“持续关注患者接受和戒断以下美沙酮维持治疗的阿片类药物依赖：性能和神经影像学结果”药物和酒精依赖卷。104，没有。3，第228-240，2009。视图:出版商网站|谷歌学术
5. B. J.罗奇，D.C。D'Souza的，J.M.福特和D. H. Mathalon，“测试 - 再测试的精神分裂症患者和健康对照听性稳态反应的时间 - 频率措施的可靠性，”神经成像：临床卷。23，文章编号101878，2019。视图:出版商网站|谷歌学术
6. A. Vogrig，B.茹贝尔，N.安德烈-奥巴迪亚，G. L.吉利，S.兰斯，和J. HONNORAT，“患者抗体介导的自身免疫性脑炎扣押特异性，”癫痫，第60卷，不。2019年第1508-1525页。视图:出版商网站|谷歌学术
7. nmda受体抗体改变皮质微电路动力学，"，R. E. Rosch, S. Wright, G. Cooray等，" nmda受体抗体改变皮质微电路动力学，"国家科学学院院刊卷。115，没有。42，第E9916-E9925，2018。视图:出版商网站|谷歌学术
8. M. X.科恩，“哪里EEG来自什么意思？”在神经科学趋势卷。40，没有。4，第208-218，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
9. K.塔基，T.金子，和N.水野，“表达A组的interneurons皮质的μ阿片类受体样免疫反应：在大鼠大脑皮质的双重免疫研究”神经科学卷。98，没有。2，第221-231，2000。视图:出版商网站|谷歌学术
10. F.-Q.霍，J.王，Y.-Q.李，陈吨，F啥的，J.-S.唐，“GABA能神经元表达μ阿片受体在大鼠的腹外侧眶皮层，”神经科学快报卷。382，没有。3，第265-268，2005。视图:出版商网站|谷歌学术
11. K. R.斯沃博达和C. R. Lupica，“经由钾和超极化激活的阳离子（Ih）的电流的调制海马的interneurons的阿片抑制，”神经科学杂志卷。18，没有。18，第7084-7098，1998。视图:出版商网站|谷歌学术
12. E.横田，Y。小柳，K.山本，Y.爱，N. Koshikawa，和M.小林，“阿片亚型和在大鼠岛皮层抑制性突触传递的细胞类型依赖性调节，”神经科学卷。339，第478-490，2016。视图:出版商网站|谷歌学术
13. 。J. Louvel，C. Papatheodoropoulos，A. Siniscalchi等人，“GABA介导的同步在人大脑皮层：在细胞外钾和突触前机制立面图，”神经科学，第105卷，不。4、第803-813页，2001。视图:出版商网站|谷歌学术
14. A. L. Svingos，M.加尔松，E. E. O. Colago和V. M.皮克尔，“μ在腹侧被盖区阿片受体靶向突触前和直接调制脑皮质投射神经元，”突触卷。41，没有。3，第221-229，2001。视图:出版商网站|谷歌学术
15. C. Graversen，A. M.德鲁斯和D法里纳，“多通道EEG迹线的支持向量机分类：分析大脑反应吗啡治疗的新工具，”在在医学和生物学的IEEE工程的年度国际会议论文集，第992-995，布宜诺斯艾利斯，阿根廷，2010年8月。视图:谷歌学术
16. G.蒙坦，S.L.库欣，F.坎贝尔，E. J.普罗普斯特，R. L.霍纳和I.纳朗“与镇静和呼吸速率抑郁吗啡在儿科人群相关联的不同的皮质签名，”麻醉学卷。125，没有。5，第889-903，2016。视图:出版商网站|谷歌学术
17. N.孙，李Y.，S田等，“动态鸦片管理和戒断期间改变前额神经元活动的影响，”神经科学卷。138，没有。1，第77-82页，2006年。视图:出版商网站|谷歌学术
18. 十，陈，H. G.马雷罗，R.墨菲，Y.-J.林，和J. E.弗里德曼，“阿片受体调制的K改变的选通⁺对吗啡依赖大鼠杏仁核神经元通道，”国家科学学院院刊卷。97，没有。26，第14692-14696，2000。视图:出版商网站|谷歌学术
19. F. J. Meye，R.面包车Zessen，M. P. Smidt，R. A. H.亚当，和G. M. J. Ramakers，“吗啡戒断增强构在腹侧被盖区阿片受体活性，”神经科学杂志卷。32，没有。46，第16120-16128，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
20. S. M. Assadi, R. Radgoodarzi，和S. a . Ahmadi-Abhari，“巴氯芬用于阿片类药物依赖的维持治疗:随机双盲安慰剂对照临床试验[ISRCTN32121581]，”BMC精神病学卷。3，没有。1，P。16，2003。视图:出版商网站|谷歌学术
21. M. A.戴维斯，L. A.林，刘H.和B. D.站点“与美国精神健康障碍的成年人中处方阿片类药物的使用，”该杂志家庭医学的美国委员会的卷。30，没有。4，第407-417，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
22. P. Olejniczak，“脑电图的神经生理基础，”临床神经生理学卷。23，没有。3，第186-189，2006年。视图:出版商网站|谷歌学术
23. A. A. Fingelkurts，A.A Fingelkurts，R. Kivisaari等人，“脑振​​荡和在阿片样物质依赖患者的时间特性的组合物的重组，”在神经精神药理学和生物精神病学进展卷。30，没有。8，第1453至1465年，2006年。视图:出版商网站|谷歌学术
24. H. F.杨允和Z.元，“静息态禁欲期间神经影像学和阿片类药物使用障碍的神经心理学研究结果：审查”在人类神经科学前沿卷。11，P。169，2017年。视图:出版商网站|谷歌学术
25. G. Y.王，R.基德说：T. A. Wouldes，M.詹森和B. R.罗素，“变化休息以下脑电图鸦片成瘾美沙酮治疗，”临床神经生理学卷。126，没有。5，第943-950，2015。视图:出版商网站|谷歌学术
26. F. Motlagh, F. Ibrahim, R. Rashid, N. Shafiabady, T. Seghatoleslam，和H. Habil，“美沙酮对海洛因依赖者脑电图功率谱和事件相关电位的急性影响，”精神药理学卷。235，没有。11，第3273-3288，2018。视图:出版商网站|谷歌学术
27. Z.马，M. Rudacille，H. M.普伦蒂斯和R.涛“的脑电图和生化反应鉴定为5-HT促进药物引起的发病大鼠血清素综合征”神经化学杂志的卷。125，没有。5，第774-789，2013。视图:出版商网站|谷歌学术
28. I. M. Shokry，V.辛哈，G.达席尔瓦，S. B.公园，J. J.卡拉南和R.道，“脑波的比较（EEG）响应于对MDPV致幻药MK-801和氯胺酮大鼠，”实验神经学卷。313，第26-36，2018。视图:出版商网站|谷歌学术
29. R. W.撒切尔，“效度和定量脑电图的可靠性。”杂志Neurotherapy的卷。14，没有。2，第122-152，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
30. A. A. Fingelkurts，S.Kähkönen，A.A Fingelkurts等人，“EEG振荡和他们的时间特性的组成：美沙酮治疗”。国际心理生理学杂志的卷。64，没有。2，第130-140，2007。视图:出版商网站|谷歌学术
31. ·明希，五的Knoblauch，K布拉特等人，“额叶优势在人类脑电图三角洲活动睡眠缺失后，随着年龄的增长而减小。”欧洲神经科学杂志卷。20，没有。5，第1402年至1410年，2004年。视图:出版商网站|谷歌学术
32. M.托斯卡尼，T. Marzi，S.里吉，M. P.维贾诺和S. Baldassi，“α波：视觉抑制的神经签名，”实验脑研究卷。207，没有。3-4，第213-219，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
33. B.克劳迪奥，D. P.克劳迪奥，B.码头等，“静止状态的α节奏的枕源都与本地灰质密度与遗忘性轻度认知障碍和阿尔茨海默氏病疾病的受试者，”衰老神经生物学卷。36，没有。2，第556-570，2015。视图:出版商网站|谷歌学术
34. 《皮质、认知与细胞:关于锥体神经元与前额叶功能的新见解》，大脑皮层卷。13，没有。11，页。1124年至1138年，2003。视图:出版商网站|谷歌学术
35. B. P. Godsil，J. P.吻，M.斯佩丁和T. M.周杰伦“的海马前额途径：在精神障碍中的薄弱环节？”欧洲神经精神药理学卷。23，没有。10，第1165至1181年，2013。视图:出版商网站|谷歌学术
36. W.太阳，Z.谈，B. D. Mensh，和N.基“丘脑提供定位 - 和方向调谐输入初级视觉皮层的层4，”自然神经科学卷。19，没有。2，第308-315，2016。视图:出版商网站|谷歌学术
37. W. C. Buchta，S. V.马勒，B.哈兰，G. S.阿斯顿-Jones和A. C. Riegel的，“从在前额皮质腹侧被盖区栅极固有抑制多巴胺终端，”生理报告卷。5，没有。6，文章ID e13198，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
38. G. Buzsaki和X.-J。王，“伽马振荡的机制，”神经科学年度回顾卷。35，没有。1，第203-225，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
39. M. K.格林沃尔德和T. A. Roehrs，“μ阿片自我给药VS在海洛因滥用者被动施用产生差动EEG激活，”神经精神药理学卷。30，没有。1，第212-221，2005。视图:出版商网站|谷歌学术
40. B. L. Lewis和P. O'Donnell的“腹侧被盖区传入到额叶前部皮质保持膜电位‘向上’经由D1多巴胺受体在锥体神经元的状态，”大脑皮层卷。10，没有。12，第1168至1175年，2000。视图:出版商网站|谷歌学术
41. E. Lowet，M. J.罗伯茨，P. Bonizzi，J.卡雷尔和P.德Weerd，“量化神经振荡同步：光谱相干和相位锁定值之间的比较接近，”公共科学图书馆·一卷。11，文章编号e0146443年，2016年。视图:出版商网站|谷歌学术
42. J.-M。Fritschy和P. Panzanelli，“GABA_一个受体和在中枢神经系统的抑制性神经传递的可塑性，”欧洲神经科学杂志卷。39，没有。11，第1845至1865年，2014。视图:出版商网站|谷歌学术
43. A. Bonci和J. T.威廉姆斯，“从吗啡戒断过程中提高的GABA释放的概率，”神经科学杂志，第17卷，no。2，第796-803页，1997年。视图:出版商网站|谷歌学术
44. T. Jolas，E. J.内斯特勒，和G. K.阿加贾尼扬，“慢性吗啡增加了在背缝神经核的血清素神经元GABA色调：用环AMP途径的上调协会，”神经科学卷。95，没有。2，第433-443，1999。视图:出版商网站|谷歌学术
45. L.王，沉M.，C.江，马属和F.王，“中央杏仁核的小清蛋白的interneurons调节消极的情感状态和促肾上腺皮质激素释放吗啡戒断过程中激素的表达，”国际杂志神经精神卷。19，没有。11，文章编号pyw060年，2016年。视图:出版商网站|谷歌学术
46. A. R.威尔逊坡，H.-J.桢和C. W.沃恩，“慢性吗啡降低GABA，阿片耐受的突触前机制的可释放池，”该生理学杂志卷。595，没有。20，第6541-6555，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
47. A. Madhavan先生，A. Bonci和J. L.惠斯勒，“阿片样物质诱导GABA慢性吗啡后增强衰减在腹侧被盖区阿片样物质的奖赏效应，”神经科学杂志卷。30，没有。42，第14029-14035，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
48. M.巴霍，S. G. Madamba，M.罗伯特，和G. R. Siggins，“纳洛酮沉淀吗啡戒断期间急性吗啡涂改GABA能传输在中央杏仁核：环AMP的角色，”中西医结合神经科学前沿卷。8，P。45，2014年视图:出版商网站|谷歌学术
49. M. C.范登OEVER，B. R.吕贝尔斯，N. A. Goriounova等人，“胞外基质的可塑性和前额叶皮质的锥体细胞功能有助于复发海洛因求的GABA能抑制，”神经精神药理学卷。35，没有。10，第2120年至2133年，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
50. M. C.范登OEVER，N. A. Goriounova，K万里等人，“前额叶皮层AMPA受体的可塑性是至关重要的暗示诱导复吸海洛因寻求”自然神经科学卷。11，没有。9，第一〇五三年至1058年，2008年。视图:出版商网站|谷歌学术
51. M.听力，“前额叶 - 伏隔阿片可塑性：复发性和依赖性的影响，”药理研究卷。139，第158-165，2019。视图:出版商网站|谷歌学术
52. M. K.格林沃尔德，E.A。伍德科克，D.提布，和J. A.斯坦利，“美沙酮维持在海洛因依赖个体剂量调制前扣带谷氨酸水平的初步体内¹^ h MRS研究”精神病学研究：神经影像卷。233，没有。2，第218-224，2015。视图:出版商网站|谷歌学术
53. X. L.刘，李属，J. N. Li等人，“在核绝对量化谷氨酸浓度使用处方伏阿片类药物成瘾者¹^ h MRS”脑与行为卷。7，没有。8，文章ID e00769，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
54. Y.郭，H.-L.王，X.-H.翔和Y.赵，“谷氨酸及其在阿片成瘾的脑皮质边缘多巴胺受体的区域中的作用，”神经科学与生物行为评论卷。33，没有。6，第864-873，2009。视图:出版商网站|谷歌学术
55. K. A. Haberny和G. A.年轻，“MK-801和吗啡的脑电图，脑电功率谱和行为在大鼠互动效果：II。吗啡依赖，”欧洲药理学杂志卷。261，第11-16页，1994年。视图:出版商网站|谷歌学术
56. J.宋，陈米，Y栋，赖B.和P.郑，“慢性吗啡选择性敏感的基底杏仁核神经元D1受体激动剂的突触前谷氨酸释放，大意是项目前度皮质”神经药理学卷。133，第375-384，2018。视图:出版商网站|谷歌学术
57. T.哈特曼，W. SCHLEE，和N·薇兹，“这只是在你的头上：厌恶的听觉刺激调制刺激引起的听觉皮层的α不同步，预期”神经成像，第60卷，不。1，第170-178，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
58. S. M.黑格，N. R.库珀和A. J.威尔金斯，“色度分离和α响应，”神经心理学卷。108，第1-5页，2018。视图:出版商网站|谷歌学术
59. W. Klimesch，“阿尔法波段振荡，关注和控制访问存储的信息，”在认知科学的发展趋势卷。16，没有。12，第606-617，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
60. P. Sauseng，W. Klimesch，M.多贝玛亚，T. Pecherstorfer，R. Freunberger和S. Hanslmayr，“期间EEG阿尔法同步和功能耦合自上而下在一个工作记忆任务处理，”人类大脑图谱卷。26，没有。2，第148-155，2005。视图:出版商网站|谷歌学术
61. E.普洛斯，E Koutsoukos，A Maillis，G. N. PAPADIMITRIOU和C. Stefanis，“听觉言语幻觉的经验期间皮质的互动，”杂志神经精神科和临床神经科学卷。23，没有。3，第287-293，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
62. T. F.牛顿，I. A.库克，A. D. Kalechstein等人，“定量脑电图改变最近戒断甲基苯丙胺依赖者”临床神经生理学卷。114，没有。3，第410-415，2003。视图:出版商网站|谷歌学术
63. M. S.里德，F. Flammino，B.霍华德，D. Nilsen的，和L. S. Prichep，“响应于在人类熏可卡因自我给药定量脑电图的地形成像”，神经精神药理学卷。31，没有。4，第872-884，2006年。视图:出版商网站|谷歌学术
64. A. G. Polunina和D. M.达维多夫，“EEG频谱功率和初海洛因戒断平均频率，”在神经精神药理学和生物精神病学进展卷。28，没有。1，第73-82，2004。视图:出版商网站|谷歌学术
65. B.苏，王S.，A Sumich等人，“减少N2振幅在长期海洛因戒除两选择古怪任务期间，在不正常的与毒品有关的刺激，”精神药理学卷。234，没有。21，第3195-3205，2017。视图:出版商网站|谷歌学术

版权

版权所有©2019克里斯托弗Minnerly等。这是下发布的开放式访问文章知识共享署名许可，允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制，前提是正确引用了原文。