文摘

背景。强迫症(OCD)患者在奖励处理经验不足。奖励电路及其基本连通性的调查可能会进一步阐明强迫症的发病机制。方法。目前的研究旨在分析伏隔核(NAc)功能连通性静止medicine-free强迫症患者。四十加入患者和38个性别、教育、和年龄健康对照组(高碳钢)招募了静息状态功能磁共振成像。Seed-based功能连通性(FC)被用来分析数据。LIBSVM图书馆(支持向量机)是为了确定是否改变了FC可以应用于区分强迫症。结果。强迫症患者表现出显著降低FC值离开南京,两国之间的眼窝前额皮质(OFC)和双边内侧前额叶皮层(MPFC)和右南汽和左OFC静止的奖赏回路。此外,减少左NAc-bilateral MPFC连接可以视为一个潜在的生物标记区分强迫症和高碳钢的敏感性为80.00%,特异性为76.32%。结论。当前结果强调奖励电路的重要性在强迫症的发病机理。

1。介绍

强迫症(OCD)是一种可遗传的,禁用和慢性精神障碍的患病率接近1% - -3% (1]。强迫症患者可能出现重复和不受控制的行为(强制性)减少复发引起的焦虑水平和侵入性思维(强迫症)[2]。因此,胁迫可以视为成瘾行为,涉及奖励的缺陷处理(2,3]。

奖励电路组成的伏隔核(NAc),前扣带皮层(ACC),腹侧被盖区(VTA),海马体,和大脑前额叶皮层(PFC)、参与激励突出,积极情绪,联想学习(4,5]。作为一个至关重要的大脑奖赏,NAc(腹侧纹状体的一部分)合并不同的兴奋和抑制性输入奖励刺激的突出信号和脑深部电刺激强迫症是一个成功的目标(6- - - - - -8]。强迫症患者显示减少奖励活动预期NAc (2)和腹侧纹状体异常电路在半球空间学习(9]。NAc-orbitofrontal电路中发挥着重要作用奖励处理(10),显示异常活动奖励处理和静止状态中强迫症(3,11,12]。此外,南汽之间的功能连通性(FC)强度和眶额皮层(OFC)可以预测强迫症的临床症状12]。因此,强迫症患者可能在奖励处理经验不足。因此,奖励电路及其基本连通性的调查可能会进一步阐明强迫症的发病机制。

在当前的研究中,双边NAc作为种子进行奖励的seed-based FC电路在medicine-free强迫症患者休息。基于之前的研究,我们希望改变NAc FC会发现在一些地区的奖赏回路强迫症患者在休息。我们还假设改变了FCs可能与强迫症的临床特征,这些特征可以作为潜在生物标记区分强迫症患者与健康对照组(高碳钢)。

2。材料和方法

2.1。参与者

本研究证实了齐齐哈尔医科大学研究伦理委员会。研究过程中被告知,由所有参与者签署书面知情同意。

四十参与者(27名男性和13名女性)的强迫症为齐齐哈尔精神卫生中心和齐齐哈尔医科大学第四附属医院,中国。病人版本的结构化临床访谈DMS-IV (SCID)是用于诊断。Yale-Brown强迫性的规模(Y-BOCS)、汉密尔顿焦虑量表(HAMA)和测量表汉密尔顿抑郁量表(HAMD)被用来评估强迫症的临床症状。22个强迫症患者有抗精神病治疗,antiobsessive药物或抗抑郁药物使用,而18人药物天真。的病人没有任何精神药品前至少4周的大脑图像采集。38高碳钢(25名男性和13名女性)匹配的性别、教育、和年龄与nonpatient版本的SCID招募从当地社区。个人都是右手和汉族有相同的入选标准如下:(1)18-50岁,(2)没有严重的生理疾病和神经或精神疾病,(3)没有药物或酒精依赖,(4)没有怀孕,(5)没有禁忌症的磁共振成像(MRI)扫描,和(6)没有运动的距离超过2毫米或旋转超过2°角。高碳钢被排除在外,如果他们有任何一级亲属患有精神疾病。

2.2。核磁共振数据采集和数据处理

对于所有人,静息状态功能磁共振成像(rs-fMRI)进行了使用3.0特斯拉750年通用电气标记HDX扫描仪(通用电气医疗、沃基肖,威斯康辛州)齐齐哈尔医科大学第三附属医院。所有的参与者被要求用泡沫垫和耳塞降低扫描噪声影响,仍在仰卧位,闭上眼睛,放松,保持清醒,保持不动(尤其是头部)。rs-fMRI数据通过一个采购echo-planar成像(EPI)序列使用以下设置:重复 ,轴向 ,回声 ,片 ,interslice ,翻转 ,领域的 ,数据 ,总共240卷(8分钟)。没有参与者显示临床上重要的结构异常。

数据预处理的脑成像数据处理和分析软件(13]。前10功能卷被丢弃,以确保一个稳定的初始信号,适应环境。片时间校正和头部运动校正进行了230年其余EPI图像。重新图像空间归一化到一个标准的空间和蒙特利尔神经学研究所重新取样 。之后,重新图像平滑与4毫米宽屏半峰各向同性高斯内核。随后,时间带通滤波(0.01 - -0.08赫兹)设法消除低频漂移和高频的协变量影响生理噪声。24运动参数和信号从脑脊液和白质协变量被用作公害。“乐队”时间点的识别是擦洗使用阈值的0.2毫米framewise位移(FD)和一个回和两个后续邻居(14),每个主题的意思是FD计算。

2.3。Seed-Based功能连通性分析

我们选择双边NAc(来自哈佛牛津阿特拉斯)感兴趣的(roi)全脑FC分析。这个过程管理与其他软件(15]。对于每个问题,我们获得的所有体素的平均时间序列在每个ROI和皮尔逊相关分析进行了参考时间课程之间的ROI和其他压在整个大脑。相关系数转换为标准正常的值。然后,seed-based FC地图。

2.4。统计分析

两个示例 - - - - - -测试是用来比较的人口统计数据(如年的年龄和教育),临床数据(如临床量表)、和FD。进行了测试比较两组的性别分布。上述流程进行使用SPSS 23.0版(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。

在目前的研究中,我们使用两个示例 - - - - - -测试基于一般线性模型(GLM)检测产生影响,来自一个群体与另一个。两个示例的原则 - - - - - -基于卡方测试是使用多个变量通过建立回归模型来预测因变量(每个变量都有一个相应的回归系数)16]。这两个样品t以及用于测试变量是否具有统计学意义。变量在回归模型中扮演一个小角色,而不是一个因变量的预测指标值大于0.05。相反,变量是一个预测因变量的回归模型,如果值小于0.05 [16]。因此,两个示例 - - - - - -测试是用来比较组差异voxel-wise方式seed-based FCs的意思是FD价值观,年龄和性别不不感兴趣。高斯随机场理论修正 被设置为多个比较的显著性水平。

皮尔逊相关性进行调查之间的关系改变了FC值和强迫症的临床特点。的显著性水平 (Bonferroni纠正)是用于相关的结果。

LIBSVM(库支持向量机)17)进行检查是否改变seed-based FCs可以区分强迫症和高碳钢。

3所示。结果

3.1。人口统计学和临床数据

参与者的人口和临床数据显示在表中1。总共40加入强迫症和38高碳钢同意参加本研究。没有观察到不同的年龄( , ),性别( , ),教育水平( , ),和FD ( , )在两组之间。临床特点、重要组差异被发现在Y-BOCS ( , ),HAMD ( , ),和哈马( , )。

3.2。Seed-Based FC组差异

离开南京,强迫症患者显示显著降低FC双边离岸金融中心,双边内侧前额叶皮质(MPFC),双边舌回、双边楔前叶,左顶叶小叶(表2和图1)。对南汽,强迫症显示显著降低FC左OFC和右梭状(表2和图1)。

3.3。之间的相关性改变Seed-Based FC和强迫症的临床特点

没有减少两国之间的相关性被发现NAc FC和临床特征(例如,Y-BOCS、HAMD或哈子量表分数,年龄、疾病持续时间,和教育水平)强迫症患者。

3.4。LIBSVM分析

如数据所示2和3、7个大脑区域与改变FCs ( MPFC; 舌回; 顶叶小叶; 楔前叶; 离岸金融中心; 离岸金融中心;和 梭状回)被发现在强迫症。支持向量机分析计算使用这七个大脑区域。分类精度如下: (61/78), (55/78), (57/78), (58/78), (54/78), (57/78) (56/78)。支持向量机的结果分析表明,减少左NAc-bilateral MPFC连接可以用来分类强迫症的敏感性为80.00%,特异性为76.32%,准确性为78.21%。

4所示。讨论

在目前的研究中,我们选择双边NAc作为roi检查seed-based FCs在加入其他强迫症患者。与我们的假设一致,主要结果表明显著降低FC值之间左南汽和双边OFC和双边MPFC和奖励正确的南汽和左离岸金融中心之间的电路在强迫症患者休息。此外,减少左NAc-bilateral MPFC连接可以作为一个潜在的生物标记来区分强迫症与最佳高碳钢特异性和敏感性。此外,我们发现减少俱乐部之间的双边NAc顶叶和枕叶,包括双边楔前叶、左顶叶小叶,双边舌回,右梭状。然而,在我们的假设相反,之间没有相关性观察改变FC值和强迫症患者的临床特点。

南京是一个积分和奖励电路复杂的中心(7),它连接的离岸金融中心和MPFC构成cortico-striato-thalamocortical (CSTC)电路在强迫症18,19]。NAc奖励缺乏处理相关异常参与强迫症(20.]。在最近的研究中,减少NAc-OFC连接(如左NAc-bilateral OFC和右NAc-left OFC)被发现。离岸金融中心有一个关键的角色在期望的奖励价值和行为规划(21),而NAc是参与调节行为通过关注奖励环境刺激(22]。减少FC南汽和离岸金融中心之间可能在转移相关受损的协调和评估环境刺激和奖励对规划和调制行为障碍,可能导致驾驶痴迷和重复的野心而强迫症21]。减少NAc-OFC连接显示功能障碍在奖励处理静止在强迫症10]。然而,一些研究发现增加了FC值南汽和离岸金融中心之间静止在强迫症3,12]。先前的研究和目前的结果之间的差异可能是由于样本大小和异质性的病人,如疾病持续时间、药物治疗,症状严重程度,和尺寸3,23]。

MPFC生成认知和情感信息和情感评价和表达中发挥着关键作用(尤其是负面情绪)在奖励电路(24,25]。南汽和MPFC之间的减少FC可能构成功能失调相关的奖励电路静止在强迫症4,5,26]。NAc可能无法将消极情绪信号与突出信号来调节行为,而MPFC可能无法生成基于奖励/评估认知和情感信息环境刺激通过NAc集合。因此,减少FC和南京之间MPFC可能参与监管的失败和代表性产生负面情绪困扰,可能导致负面情绪的发病机理,如强迫症患者的焦虑和抑郁。

支持向量机分析表现,减少左NAc-bilateral MPFC连接可以用来区分强迫症和高碳钢的特异性为76.32%,敏感性为80.00%,准确性为78.21%。多元方法,支持向量机方法在高维空间最大化类之间的边界和考虑各体素空间独立的单元,进一步可以用来解释的结果(高的区别性27,28]。在医学领域,70%的特异性和灵敏度值表示一个高度可靠的结果(29日]。因此,减少左NAc-bilateral MPFC连接在休息的时候可以视为一个潜在的生物标记区分强迫症与高碳钢。符合当前的结果,之前的研究也显示,FC的地图MPFC有助于区分强迫症(30.]。

除了减少FC值奖励电路中,我们还发现了FC值双边南汽和顶叶和枕叶之间。众多的神经影像学研究报道顶叶强迫症患者的异常(31日,32]。顶叶有一个重要的角色在反应抑制和注意力转移在强迫症损坏(33,34]。顶叶的FC值降低可能与注意力集中的损伤变化和反应的抑制,这可能会导致重复的、不受控制的痴迷和强迫症的冲动。后大脑区域,枕叶参与了强迫症的发病机制(35- - - - - -38]。枕叶与认知灵活性和恐惧/防御和参与了强迫症的认知和情感异常(35]。减少FC值观察在枕叶静止强迫症,表明改变大规模的大脑系统FC值并不仅限于CSTC电路静止但可能参与强迫症的发病机制(36]。

在先前的研究中,FC南汽和离岸金融中心之间与强迫症的临床症状12]。然而,在我们的假设相反,没有改变FC值之间的相关性被发现和强迫症的临床参数当前的研究。我们推断NAc连接的减少可能是强迫症的特征改变独立的临床特点39];此外,当前研究的样本量相对较小可能造成没有相关性(40]。此外,Bonferroni调整可能会限制之间的关系改变了NAc连接和患者的临床特点。

必须提到的几个限制在我们的研究中。首先,样本量相对较小,强迫症样本分为不同临床亚型。其次,精神药物(22名患者)在我们的研究中有抗精神病药物可能会影响南汽连接强迫症患者在休息。第三,NAc连接任务状态与奖赏有关处理并不在我们的研究评估。未来的研究应该结合静息状态和任务状态探讨奖励电路及其基本连接性强迫症患者。,当前的研究是横断面研究。调查的纵向研究权证NAc连接性干预后的变化。最后,它是不确定是否高碳钢没有任何“奖励”系统停用,因为这些高碳钢可能有经验愉快地寻求行为。然而,货币补偿是不提供给强迫症患者,因此,两组关于静止状态匹配没有货币补偿。

尽管限制,我们的研究结果显示,降低NAc的奖赏回路连接在加入强迫症患者。减少了NAc-bilateral MPFC连接可以作为区分强迫症的潜在生物标志物。当前结果强调奖励电路的重要性在强迫症的发病机理。

数据可用性

我们的数据可以在合理的请求。请联系(电子邮件保护)获取详细信息。

的利益冲突

所有作者声明没有利益冲突。

作者的贡献

案陈和Yangpan Ou的贡献同样应该考虑这个工作和co-first作者。

确认

本研究支持由中国黑龙江省自然科学基金(LH2019H064)。