文摘
背景。忧郁的抑郁症被认为是一种严重的重度抑郁症(MDD)。我们旨在探索如果有一些独特的改变在忧郁的MDD和改变是否可以用来区分忧郁的MDD和nonmelancholic MDD。方法。31个门诊病人忧郁的MDD, 33门诊nonmelancholic MDD, 32岁,健康控制被招募的准确性。所有与会者都由静息状态功能磁共振成像(fMRI)扫描。成像数据进行了分析与网络同质性(NH)和支持向量机(SVM)方法。结果。两个病人群体表现出增加NH正确的PCC /楔前叶和正确的角回和减少NH右颞中回与健康对照组相比。与nonmelancholic患者和健康对照组相比,忧郁的病人表现出显著增加NH双边内侧额上回减少NH、左颞下回。但仅仅因为忧郁的病人,右颞中回的NH tep总和上下文预期得分呈负相关。SVM中的分析表明,北半球的组合值左额内侧回优越,左颞下回可以区分忧郁的病人和患者nonmelancholic准确性,敏感性,特异性为79.66%(47/59),70.97%(22/31)和89.29%(25/28),分别。结论。我们的研究结果显示,忧郁的MDD独特的网络同质性改变可能是潜在的成像标记区分忧郁的MDD和nonmelancholic MDD。
1。介绍
重度抑郁障碍(MDD),一种常见的精神疾病禁用,排名第九的杀手的疾病(1]。世界上超过3.5亿人遭受它多年来1]。忧郁的抑郁症被认为是一种严重的抑郁症的临床特征。尽管MDD的共同特点,如情绪和反应性降低影响,普遍和明显的抑郁情绪,尤其更糟糕的早晨,忧郁的萧条也具有普遍的快感缺乏,内疚,精神运动障碍(如缺陷和自发的搅拌),认知障碍(如减少浓度和工作记忆受损),和营养功能障碍(如打断睡眠、食欲和体重),和这些特性有很大的一致性2,3]。尽管还不清楚忧郁的抑郁症是一种独特的精神障碍或仅仅是一个假定的亚型MDD (4),一个明显不同的观察和认知受损表现忧郁的抑郁,特别是在处理速度,解决问题,和视觉学习5]。此外,忧郁的病人需要更长时间认知恢复相对于nonmelancholic个人(6]。忧郁的抑郁症通常对药物治疗和电休克疗法更好3]。抑郁症与忧郁的特性显示不同的结果模式抗抑郁药(7]。因此,将会有更好的预测效度,因为病人的治疗与预后的忧郁的抑郁症的诊断(2]。
许多先前的研究旨在探索神经生物学和神经机制的忧郁的MDD为了区分两种亚型的MDD (8- - - - - -10]。忧郁的MDD患者表现出更低的NH值在右侧颞中回和颞极比健康对照组(MTG / TP) [11]。忧郁的MDD还显示患者减少意味着分数各向异性(FA)在正确的腹侧被盖area-lateral眼窝前额皮质(VTA-lOFC)连接的患者相比nonmelancholic MDD (12]。和我们以前的研究报告中断区域(ReHo)在忧郁的同质性和nonmelancholic MDD (13]。然而,它仍然是未知的忧郁的MDD是否特定条件的显著不同于nonmelancholic MDD网络同质性。
静息状态网络(静),组成一个分布式网络的大脑区域,包括内侧前额叶皮层(MPFC),后扣带皮层/楔前叶(PCC / PCu),双边颞皮层,和下顶叶皮层在精神障碍的研究得到越来越多的关注。许多先前的研究已经揭示了静息可能扮演重要的角色在精神疾病的病因和病理机制11,14- - - - - -17]。但异常的发现静参与MDD的神经生理学是不一致的。更大的功能连通性(FC)被发现在subgenual扣带和丘脑在MDD中,与FC subgenual扣带的面积呈正相关,当前抑郁发作的持续时间(18]。增加了连接两国背内侧前额叶皮质区域在MDD (19]。增加和减少NH静地区也在首发drug-naive MDD (17]。忧郁的MDD患者表现出更低的NH值在右侧颞中回和颞极(MTG / TP) (11]。不一致的发现可以归因于不同的样品和方法。登记患者拥有不同的疾病持续时间和包容/独家标准,和他们的扫描仪参数也是有差异的。尤其是对忧郁的MDD研究[11),nonmelancholic病人没有登记。因为MDD有许多不同的亚型,使结果更比较实用,我们可以招募忧郁的病人,nonmelancholic患者和健康对照组,然后我们可能会发现一些独特的忧郁的MDD的和独特的特征。
在目前的研究中,网络同质性(NH)方法被用来探索静同质性患者的忧郁的MDD和nonmelancholic MDD。我们旨在探索如果有一些独特的改变在忧郁的MDD和改变是否可以用来区分忧郁的MDD和nonmelancholic MDD。我们假设忧郁的MDD患者在静息NH改变地区和改变地区可能不同的地区,可以应用于单独的忧郁的MDD nonmelancholic MDD。我们还推测,异常NH会与患者的临床特征。
2。方法
2.1。参与者
我们招募了31名患者忧郁的MDD和33 nonmelancholic MDD患者,年龄从18岁到45岁。他们都是门诊病人的第二个中南大学湘雅医院,中国。2014年的数据收集从5月4日,2016年12月30日。诊断确定由两个独立精神科医生,根据精神障碍的诊断与统计手册第四版(dsm - iv) [20.]。所有的病人都必须满足以下入选标准:(1)第一次抑郁发作,访问的汉密尔顿抑郁量表(HRSD-17) [21)总HRSD分数≥17;(2)一个 ;(3)drug-naive和无电休克疗法的历史。所需的MDD与忧郁的特性在dsm - iv标准如下:(1)的至少一个后两个症状呈现在当前事件的最严重阶段:无处不在的快感缺乏和/或不反应的情绪;(2)三个(或更多)下列症状:抑郁情绪特点,定期更糟糕的早晨,清晨觉醒,标志着精神运动风潮或缺陷,显著的厌食症或减肥,过度或不适当的内疚。nonmelancholic MDD组的患者不符合这些标准,即(1)满足上述统一的病人入选标准和(2)以上忧郁的特征。
我们还招募了32岁——准确性从社区健康对照组。他们没有相关的患者和没有精神疾病的家族史,特别是其一级亲属。除此之外,他们还将被排除在外,如果他们有任何神经系统疾病史,药物滥用,或精神症状。
所有的参与者将被排除在外,如果他们满足以下标准:(1)其他符合dsm - iv诊断标准的精神障碍;(2)神经系统疾病的历史,任何严重的生理疾病,药物滥用;(3)初步核磁共振扫描显示大脑结构异常;(4)怀孕;(5)任何禁忌症MRI扫描。
所有的参与者是汉族和右撇子,不少于9年的教育。抑郁严重程度评估使用HRSD-17 Snaith-Hamilton快乐量表的中文版(SHAPS-C) [22)是管理评估缺乏快感,和贝克焦虑量表(BAI) (23)是应用于评价焦虑状态对所有科目。快乐的中国版的时间体验量表(tep) [24)是用来捕获先行和完成方面的快乐。
这项研究是医学研究伦理委员会批准第二中南大学湘雅医院,中国。研究符合《赫尔辛基宣言》。每个参与者在入学之前已经完成了一个知情同意。
2.2。图像采集
静息状态功能磁共振成像数据得到使用3.0 T西门子扫描仪(德国)在第二个中南大学湘雅医院。所有的受试者被要求躺仰卧的,闭上眼睛,仍保持清醒。静息状态功能图像获得了回波平面成像(EPI)序列由以下参数:重复时间/ echo (TR / TE) 2500/25的女士,39片, 矩阵,90°翻转角,视野24厘米,3.5毫米切片厚度、没有差距,200卷500年代持续。
2.3。数据预处理
静息状态功能磁共振成像数据处理助理(DPARSF)在MATLAB用于数据预处理(MathWorks) [25]。减少潜在的影响从最初的核磁共振信号的不稳定和适应病人的时期,前10图片被丢弃。修正后片时机和头部运动,参与者的最大位移 , ,或轴超过2毫米或以上2°最大角位移将被排除在外。然后,修正成像数据空间归一化到MNI空间,重新取样 。之后,生成的图像数据是暂时的带通滤波(0.01 - -0.08赫兹)和线性去趋势。几个伪协变量也从图像中删除,如信号从心室seed-based感兴趣的区域(ROI)和白色matter-centered地区,以及24头刚体运动参数被修正。全球信号仍保留在预处理静息状态FC数据所显示之前的研究(26]。
2.4。静息状态识别
分析了每个参与者使用独立分量分析(ICA)方法。分析包括三个主要步骤如下:数据减少,独立分量(IC)分离,和恢复重建。为每个组静息组件被选,挑出基于模板提供的礼物。然后,静组件覆盖生成静面具在以下NH分析,类似于我们的先前的研究11]。
2.5。NH分析
NH分析是由MATLAB (MathWorks)。对于每一个主题,相关系数计算中每个体素和其他所有体素之间的静面具。平均相关系数被定义为给定的体素的同质性。各体素的平均NH生成静面具。平均NH地图与高斯平滑内核半峰[4毫米宽屏的27]。NH地图内静息面具被申请之间的对比组。
2.6。统计分析
方差分析(方差分析)方法进行SPSS19.0软件(LSD两组比较)来分析是否有差异在三组在年龄、年的教育和HRSD-17呗,SHAPS-C分数。我们应用两个示例 - - - - - -测试分析和比较组疾病持续时间和tep分数差异忧郁的MDD和nonmelancholic MDD患者团体。性别分布比较采用卡方检验。显著性水平是 。
NH分析和协方差分析(ANCOVA)在三组。然后,事后 - - - - - -测试执行比较NH每两组之间的差异。使用高斯随机场(平)理论意义阈值被设定为多个比较 (体素的意义: ,集群的意义: )。FC在休息的时候可以从一个卷微移动到另一个的影响,所以我们计算framewise位移(FD)值为每个主题根据前面的研究(28]。年龄、年的教育和平均FD值被用作NH比较共组这些变量的潜在影响降到最低。
2.7。相关性分析
平均NH价值观从大脑中提取集群NH异常值。皮尔森相关分析是用于确定异常NH和HRSD-17之间的相关性,巴姨,SHAPS-C, tep中的分数。Benjamini-Hochberg修正阈值 被采用。
2.8。分类分析
支持向量机(SVM)方法应用于测试使用的可行性和有效性NH值异常的大脑区域中标识区分忧郁的MDD和nonmelancholic MDD通过开展LIBSVM软件(http://www.csie.ntu.edu.tw/ cjlin / libsvm /在MATLAB)。在这项研究中,应用“分析”的方法。
3所示。结果
3.1。人口特征和临床信息
由于过度的头部动作,5 nonmelancholic MDD的患者被排除在外。最后,31日患者忧郁的MDD, 28 nonmelancholic MDD,患者和32名健康对照组包括在分析中。没有观察到明显的年龄和性别差异在三组,和疾病持续时间两个病人组没有显著差异。三组中有显著差异在多年的教育、HRSD-17分数,白得分,SHAPS-C分数。nonmelancholic MDD的教育水平组明显低于的忧郁的MDD集团( )与健康对照组( )。HRSD-17分数、白分数和SHAPS-C分数的忧郁的MDD集团( )和nonmelancholic MDD集团( )均明显高于健康对照组。明显高于白( )和SHAPS-C分数( )忧郁的小组的观察比nonmelancholic集团虽然HRSD-17分数显示两组之间无显著差异( )。两者之间的显著差异的部分tep分数患者团体也被观察到。忧郁的组显示显著降低tep总分数( ),tep抽象预期分数( ),和tep语境预期分数( )比nonmelancholic组。没有观察到显著差异tep抽象完成评分( )和tep中的上下文完成分数( )两个病人之间的组织。人口统计学和临床数据的更多细节展示在表1。
3.2。NH组之间的差异
图1显示,脑区静息显示组内差异的NH利用ANCOVA三组。组差异主要在额叶、颞叶、顶叶和边缘地区的静。
3.2.1之上。忧郁症患者与健康对照组
患者与健康对照组相比,忧郁的MDD显示显著降低NH在左颞下回,双边颞中回和左PCC /楔前叶但更高的NH双边优越的内侧额叶脑回,前扣带皮层,角形脑回,对PCC /楔前叶(表2,图2)。
3.2.2。Nonmelancholic与健康对照组
患者与健康对照组相比,nonmelancholic MDD显示显著降低NH在右颞中回和双边内侧额上回但更高的NH PCC /楔前叶和正确的角形脑回(表2,图3)。
3.2.3。忧郁与Nonmelancholic
忧郁的MDD病人表现为左侧颞下回NH降低和增加NH双边内侧额上回nonmelancholic MDD的患者相比(表2,图4)。
3.3。NH之间的相关性及临床特点
之间没有明显的相关性NH nonmelancholic患者和临床特征。忧郁的病人,北半球的右颞中回,值,不同患者和健康对照组之间在不同的大脑区域,是与tep总分数负相关( , ,Benjamini-Hochberg校正 )和tep语境预期分数( , ,Benjamini-Hochberg校正 )(图5)。
(一)
(b)
3.4。从Nonmelancholic MDD歧视患者忧郁的MDD
图6介绍了支持向量机的一般信息结果歧视患者忧郁的MDD nonmelancholic MDD。结果表明,异常NH值结合地区的左边内侧额上回左颞下回、表现出最高的精度(图6),准确率79.66%(47/59),敏感性为70.97%(22/31),特异性为89.29%(25/28)的患者区别忧郁的MDD和患者nonmelancholic MDD(图7)。
(一)
(b)
4所示。讨论
在目前的研究中,我们调查了患者的静息同质性忧郁的MDD和患者nonmelancholic MDD在休息的时候。我们发现患者忧郁和nonmelancholic MDD展出NH值增加正确的PCC /楔前叶和正确的角形脑回(AG)和减少NH值在右颞中回(MTG)与健康对照组相比。与nonmelancholic MDD患者和健康对照组相比,忧郁的病人表现出显著增加NH值双边内侧额上回(三井住友)和减少NH值左颞下回(ITG)。只是对忧郁的病人来说,正确的MTG的NH价值负相关,tep总得分和tep语境预期分数。此外,支持向量机分析表明,北半球的组合值在左三井住友和左ITG可能作为一个潜在的成像标记来区分忧郁的MDD患者nonmelancholic MDD的病人。
PCC /楔前叶,相邻后静息的一部分,扮演着重要的角色在记忆和解决问题的任务流程(29日,30.]。在一些先前的研究,减少活动中观察到PCC /楔前叶。PCC /楔前叶显示减少FC (31日- - - - - -33),以及减少voxel-mirrored等位的连接(VMHC) [34,35]。和减少区域同质性(ReHo) [36也观察到在PCC /楔前叶。但是其他一些先前的研究揭示了PCC /楔前叶的活动增加。楔前叶显示更高的FC在MDD中与健康对照组相比静止(19,37]。与前面的结果一致,多动症的PCC /楔前叶,我们观察到增加NH价值观正确的PCC /楔前叶的忧郁和nonmelancholic MDD病人在目前的研究中,与健康对照组相比。一些混杂因素,如疾病持续时间,药物使用,不同的方法,和扫描参数,可能相关的不一致的结果,因此我们不能直接进行比较。但当然,我们的研究结果强调了PCC /楔前叶的重要角色在MDD的病理生理学。记忆功能障碍被认为是最常见的一种认知干扰在MDD中,尤其是情景自传式记忆(38,39]。和AG)可能是大脑网络的一部分,参与情景自传式记忆,是由于生产记忆的主观经验(40,41),作为一个重要的角色在概念上的结合42]。我们观察到,忧郁和nonmelancholic MDD NH价值观正确的AG)患者表现出高于健康对照组,这可能解释MDD的记忆障碍。减少相关灰质体积强度(43和足球俱乐部44)被发现之间正确的AG)和PCC在MDD中。虽然我们没有探索MDD是否表现出结构或功能之间的相关性变化PCC和AG)在目前的研究中,我们可以推测,可能有一些结构和功能之间的相关性变化PCC和AG)在MDD中。
在先前的研究中,颞叶已经说明了参与情绪调节,记忆的过程,和社会认知45,46]。在目前的研究中,忧郁和nonmelancholic NH价值观正确的MTG病人表现出低于健康对照组,这与之前的研究一致,颞回显示NH值降低患者忧郁的MDD与健康对照组相比(11],MDD病人显示异常FC和减少颞区域的活动区域(47- - - - - -50]。这或许能够解释情绪调节障碍和记忆赤字在MDD中。如上所述,我们推测异常NH PCC /楔前叶,对AG)和右MTG可能是常见的和不同的NH模式在MDD中,这些脑区可能扮演了一个重要的角色在MDD的病理生理学。
许多先前的研究已经观察到异常的神经活动之间的关系和临床变量在MDD中。所以我们假设有一些NH异常之间的相关性及临床变量在MDD中。在目前的研究中,我们发现仅仅对忧郁的病人来说,正确的MTG的NH价值是负相关与tep总得分和tep语境预期分数。快感缺乏,MDD的典型症状之一,尤其是忧郁的MDD,指的是在体验快乐的能力下降51]。先行快感缺乏,与未来回报的快乐的感觉而终极的快感缺乏与及时的快乐的感觉(52),可以被快乐的时间经验规模(tep)。中国版的tep,预期模型分为两个部分:上下文先行和抽象的预期,和上下文预期是指更多的物理预测本质上更具体的感觉(24]。结果表明,异常NH对MTG的忧郁的MDD可能消极与快感缺乏的严重程度有关,特别是混凝土的先行快感缺乏条件。
先前的研究显示,ITG参与情绪处理和社会认知46]。MDD表现出较低的NH (17)和更高的ReHo (53在正确的ITG比健康对照组。在先前的研究中,忧郁的MDD病人显示低NH价值观正确的MTG以及颞极比健康对照组(MTG / TP) [11]。虽然我们无法直接比较这些研究,因为疾病的持续时间,药物使用,和不同亚型的MDD,这些研究表明在MDD颞回的功能异常。不符合上面的忧郁的MDD的研究中,我们发现低NH值在左边ITG忧郁的MDD患者相比nonmelancholic MDD患者和健康对照组。在那项研究[11相比),研究人员只忧郁的MDD患者和健康对照组之间的数据。但在目前的研究中,我们还招募了nonmelancholic MDD的病人。因此,它可能是更有说服力的异常NH离开ITG可能是一个神经生物学的忧郁的MDD截然不同的特征。
额上回、额叶前的一个重要组成部分,涉及自我意识、情绪调节、和认知加工(54,55]。内侧前额叶皮质(MPFC)从事自我参照加工(56]。低coherence-based ReHo (Cohe-ReHo)双边观察额叶脑回treatment-sensitive抑郁症(TSD) [57]。一些先前的研究已经观察到较低的结构或功能的改变前额叶皮层在MDD中(58- - - - - -61年]。我们目前的研究观察NH值增加两国在忧郁的MDD的三井住友的患者与其他两组相比,这是不符合这些先前的研究。我们不能直接比较他们不仅因为不同的方法和包含/排除标准,还因为我们的受试者忧郁的MDD病人而不是所有亚型的MDD。肯定,我们强调两国三井住友忧郁的MDD的重要性,以及北半球异常两国三井住友的可能是一个神经生物学的忧郁的MDD截然不同的特征。综上所述,我们可以推测,NH左ITG降低,增加NH三井住友的可能是独特的忧郁的MDD的神经生物学特性。
支持向量机已经广泛应用于广泛的生物医学应用的诊断MDD (61年,62年,精神分裂症63年),和其他精神疾病(64年]。使用灰质的准确性将支持向量机应用于正确区分难治性抑郁(抽样)和非耐热抑郁(NDD)患者69.57%在一项研究65年]。的准确性、敏感性和特异性的区分小儿单相抑郁症患者和健康对照组分别为78.4%,76.0%,和80.8%,分别为(66年]。支持向量机提供了特异性为90.6%之前区分MDD患者和健康对照组(61年]。一个合格的敏感性和特异性诊断指标应不低于60%,大于70%,有利于建立诊断指标(65年,67年]。目前支持向量机结果表明,NH异常值结合地区的左三井住友和左ITG展出准确性,敏感性,特异性79.66%,70.97%,和89.29%,分别为区分患者与患者的忧郁的MDD nonmelancholic MDD。因此,NH值结合地区的左三井住友和左ITG可以使用作为一个潜在的成像标记区分忧郁的MDD患者nonmelancholic MDD的病人。
我们的研究有一些局限性。首先是小样本大小。第二,我们招募了忧郁和nonmelancholic MDD的病人,但nonmelancholic MDD的进一步分类不清楚,由于小样本大小。因此,我们无法进一步探索nonmelancholic MDD的神经生物学的差异不同的亚型。
5。结论
我们目前的研究是第一次比较忧郁的MDD的NH改变病人和nonmelancholic MDD的病人。我们的研究结果显示,在MDD中共同和不同的网络同质性模式。NH左颞下回降低,增加NH双边内侧额上回可能是独特的忧郁的MDD的神经生物学特性。右侧颞中回的NH值可能与忧郁的MDD的临床特征。NH值结合地区的左边内侧额上回左颞下回、可能是一个潜在的成像标记区分忧郁的MDD和nonmelancholic MDD。
数据可用性
在这项研究中使用的数据可从Wenbin教授郭。
的利益冲突
我们宣布所有的作者持有任何实际或潜在的利益冲突。
作者的贡献
所有作者的贡献和批准最终的手稿。Meiqi燕,崔Xilong贡献同样这项工作。
确认
我们感谢所有参与者担任研究参与者。本研究支持由中国国家重点研发项目(批准号2016 yfc1307100),中国国家自然科学基金(批准号81771447),湖南省自然科学基金(批准号2020 jj4784),天津的自然科学基金(批准号18 jcqnjc10900),以及儿童心理发展的湖南省重点实验室和脑认知科学(批准号2019 tp1032)。