神经影像学在精神科的应用:25年回顾

发布日期:2019-10-06 19:34   来源:未知   

  过去二三十年间,神经影像学技术的发展在很多方面改变了精神医学。接下来,我们需要将这些科学进展进行转化,以更好地改善精神科临床实践,为患者争取更好的转归。

  日前,哈佛医学院的两位研究者撰文回顾了近年来神经影像学在精神医学领域的应用进展,并发表于Harvard Review of Psychiatry。以下为作者的主要观点:

  采用体内非侵入性的形式将脑结构及功能视觉化及定量化,对于精神疾病而言尤其重要。这些疾病可导致知觉、认知、情绪及行为的紊乱,显著影响人类的精神生活。长期以来,这些现象很难与生物学机制联系起来,进而导致根深蒂固的身心二元论及病耻感。另外,与神经系统疾病不同,精神疾病通常缺乏肉眼可见的神经病理学表现:神经影像学可以确定卒中或肿瘤的位置,并指导临床实践,而尸检更是可以清楚地展现病况;相比而言,精神疾病仍做不到。

  然而,尽管应用于精神科临床还有很长的路要走,但我们已经在神经影像学领域取得了很大的进步,增进了我们对于精神疾病脑回路异常的认识,与基础医学的新发现一起,为医疗进步奠定了基础。

  ▶18-氟代脱氧葡萄糖(FDG)PET成像可测量与神经元活动相关的葡萄糖代谢水平,为我们了解脑静息活动提供了可靠的基线图谱,并使得很多针对患者和对照的重要比较成为可能。

  ▶H2(15)O PET可测定不同脑区的血流量(也与神经元活动有关),进而区分特定精神状态下的脑激活状态,如A状态下B脑区的激活情况。

  使用这些手段,与精神症状或综合征相关的神经元回路功能异常得到了定位,我们也有了一些基础性的发现,包括精神分裂症患者的背外侧前额叶皮质活动低下,抑郁症患者的膝下前额叶皮层活动亢进,精神病性幻觉的神经学基础,强迫症及相关障碍患者的皮质-纹状体功能异常,焦虑障碍及PTSD患者的杏仁核功能亢进等。总体而言,这些研究奠定了精神疾病的一般基调:边缘系统情绪处理增强,前额叶执行功能减弱,以及皮质下自动处理功能异常。

  功能磁共振成像(fMRI)的问世不仅提高了空间及时间成像标准,单次操作还可多次成像,且无需使用造影剂或电离辐射。在这一领域,麻省总医院Martinos中心走在了时代的前端:该中心拥有先进的成像及处理方法,以及自动化全脑图像分析手段,在向其他大学医学中心快速传播认知神经科学方面发挥了重要作用。这些机构的工作具有高度的跨学科性,涉及躯体疾病医学、神经生物学、心理学及物理科学等。

  这一阶段,神经影像学研究呈井喷趋势,以前所未有的精确程度对个体心理功能、系统层面上的脑处理进程及这些进程在精神疾病患者中的紊乱进行了探讨。研究且花样繁多:感觉处理进程的元素及相互作用、凸显性检测、奖赏处理、压力反应、情绪评估、记忆、注意、决策制定、目标导向行为、执行控制等。我们已经可以对其中一个或一组功能的特异性异常进行定位,并将其与精神疾病的特定亚型联系起来。脑区的反应低下、反应亢进、处理偏倚、处理紊乱、调控失调、代偿行为等,我们均有涉猎,且涵盖从人格障碍到进食障碍的各种精神疾病。这些信息有助于解释临床现象学及治疗应答。

  这些研究中,某些脑区反复出现在我们的视野中,如杏仁核及前扣带回。结合近年来出现的多变量连接性分析手段,这些发现开始促使我们探讨不同脑区之间的交互作用。针对静息态默认模式及此后的独立于任务的网络、凸显网络及其他网络的了解,为我们在更广阔的范围内理解脑活动及其在精神障碍中的紊乱提供了道路。另外,人们开始越来越多地使用无偏差(unbiased)的、数据驱动的手段对特定脑区的连接性进行分析,以探索具有临床意义的特质及状态的异常脑活动类型。

  除功能神经成像外,MRI下的脑结构成像也取得了类似的进展。我们已经将很多精神病性障碍、焦虑障碍及心境障碍与特定脑区体积及形状的改变联系在了一起,其中也涉及遗传及环境因素,其中较为重要的发现包括海马(包括亚区)萎缩、杏仁核体积增加及腹内侧前额叶皮质神经元相比于胶质体积的下降等。通过使用全脑灰质密度、皮质厚度及结构网络分析,我们得到了很多针对具体脑区的信息。弥散张量成像(DTI)技术使得我们能够评估不同脑区之间白质连接的完整性,为当前的连接组学研究提供了结构学基础。

  伴随着上述结构及功能神经解剖学的进展,使用PET放射性配体动力学模型及磁共振波谱的神经化学及代谢研究也在迅速推进中。其中,前者在亚纳摩尔(sub-nanomolar)水平具有受体亚型特异性,而后者则可测量脑组织中的代谢物水平。此类研究为精神药理学提供了重要的信息。需要注意的是,任何一种脑成像技术均存在局限性,需要专业级的知识及解读,其可靠性依赖于持续的方法学进步,在动物研究中的发现尚有待推广至人类,以及需要配合目前可行的其他手段(如脑电图等)。

  以上所介绍的内容也反映了我们针对精神疾病的认识的进步——从描述性的、基于DSM的分类系统,到机制层面的、神经行为学的、中间表型的RDoC标准,再到生物标记物层面。这些成像手段正在越来越多地与遗传学、生理学、47333财神网开奖结果一一论坛内分泌学及其他手段相结合,并在各种干预(心理治疗、药物治疗、脑刺激等)前后被整合进入治疗方案。在神经发育学层面,这些手段正应用于高危群体的研究。对于大样本量、异质性高、层次特征分明的患者群体,这些手段在纵向研究中同样有用武之地。

  我们希望,多模式神经影像可能在精准精神病学中发挥关键作用,如基于生物学机制将患者更好地分为不同亚型。这样一来,我们可以找到疾病的高危及抵抗因素,更早地预防、监测及干预疾病,甚至改变疾病的发展轨迹,以及更好地给出传递重要预后信息的诊断。此外,划分患者亚型还有助于找到治疗应答的预测因素,以及开发更富有针对性的、个体化的有效治疗,这些治疗不仅可以调节脑回路功能异常,还可调控其背后的神经生物学进程。事实上,正如神经化学及分子靶点领域的进步有助于新药的研发,精神科神经回路方面知识的进步也有助于开发特异性的神经刺激技术。

  毫不夸张地说,过去25年内神经影像学的进步为我们提供了迄今为止针对人类脑科学最强有力的认知工具,尤其是精神医学。在体内环境下量化脑结构、功能及化学成分的能力充分解放了我们的研究领域。然而,这些进步仍处于襁褓之中,其成本效益比仍是转化进入临床的关键。因此,更加激动人心的、足以改变患者及其家庭的重大发现仍在前方的路上。