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[数据分析基础] 对PTSD和MDD共病患者的TMS临床治疗反应脑网络机制的研究 [复制链接]

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发表于 前天?17:40 |只看该作者 |倒序浏览

PTSD(创伤后应激障碍)和MDD(重度抑郁症)均为常见且伴有重要精神症状和心理社会失能的精神障碍。PTSD和MDD经常共病,高达50%的PTSD患者也被诊断患有MDD。PTSD和MDD这两种精神障碍,经过标准化的治疗后仍旧有大量的患者存留精神症状,并且那些共病焦虑、抑郁的患者治疗预后更差。应用在PTSD与MDD中,对新兴神经网络异常的理解来解决上述问题显得更为有希望。同时,在数据分析过程中,无论是简单相关(例如皮尔逊相关)发现的相关关系还是利用GLM模型发现的相关关系在在被试量较少的情况下其假阳线都会有一定程度的提升,因此使用灵活而有效的方法去控制预测分析的假阳性发生率是非常有必要的。

来自Providence VA Medical Center的研究者Noah S. Philip MD等人在杂志BiologicalPsychiatry 发文对该问题进行了研究,并使用了灵活而严格的方法来控制研究中使用的统计方法所造成的假阳性率。? ?? ?

摘要

背景:重复经颅刺激(TMS)能够调节重度抑郁症(MDD)病理神经网络的功能连接。创伤后应激障碍(PTSD)通常与MDD共病,并且两种疾病的症状可以经过TMS治疗后得以缓解。本研究首次在PTSD和MDD共病患者中评估了TMS治疗相关脑连结的改变。

方法:本研究为一项前瞻性开放实验,对33名门诊被试经TMS治疗前后进行静息态功能连接核磁数据收集。在左背外侧前额叶处应用5HZ的TMS进行治疗,最多达40次。应用先前PTSD和MDD的TMS研究中的种子点(前扣带膝「sgACC」,左背外侧前额叶,海马,基底外侧杏仁核)分析验证治疗反应的影像学预测因子及评估TMS治疗后的临床相关脑连结改变,随后应用留一法进行验证。影像结果应用数据驱动的多体素模式激活进行探究。

结果:治疗前在sgACC(前扣带膝)和默认网络之间负性连接越强,预示着临床治疗越容易改善,同样杏仁核到腹内侧前额叶之间的正性连接也如此。经TMS治疗后,症状减轻与sgACC和默认网络、左背外侧前额叶以及岛叶之间连接降低有关,并且也同海马与默认网络之间连接降低有关。多体素模式激活证实了基于种子的预测因子和治疗结果的相关性。

结论:研究结果强调了sgACC、默认模式网络和显着性网络作为TMS反应预测因子的重要作用,并表明了他们作用的相关机制。此外,本项研究表明,可能存在与这些常见共病相关的基于网络的临床反应生物标记物。

PTSD和MDD中网络异常

大脑由分离的神经网络组织运行。近来精神疾病主要聚焦于默认网络(DMN)、执行网络(ECN)以及突显网络(SN)。DMN涉及自我参照加工及记忆提取。核心DMN区域包含内侧前额叶(MPFC)、内侧顶叶、楔前叶中部、后扣带回(PCC)以及海马后部。ECN涉及执行功能和情绪控制,其核心区域包括背外侧前额叶(DLPFC)、后外侧顶叶。SN涉及察觉和注意指向、显着环境刺激,其核心区域包括背侧前扣带回(dACC)、前岛叶、杏仁核以及前海马区。

上述三种网络在PTSD和MDD中表现出一定程度的病理生理功能。如近期一项Meta分析表明PTSD中伴有某种程度的DMN损伤,SN连接增强反映了恐惧探测系统的病态。MDD影像学Meta分析表明其DMN连接增强,这或许反映了DMN与sgACC高度相关活动损伤的病理基础,同时这种连接状态还涉及SN(突显网络)。在PTSD和MDD中,ECN(执行网络)尤其是DLPFC活动度低且与其他ECN区域及DMN和SN节点的低连接表明沉思或凸显信号由上到下调节的失败。这种共同的病理学提示,针对DLPFC的干预可能改善这两种疾病的症状。

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TMS相关研究

rTMS是FDA批准的针对MDD药物抵抗的治疗方法。TMS应用重复磁场刺激,主要作用于DLPFC,从而改善抑郁症状。然而,TMS的作用机制仍在研究中,先前在MDD的研究中一致表明TMS对DLPFC的作用可引起远端的生理改变,尤其是在sgACC(前扣带膝)。有研究者报道在DLPFC进行为期3周(12次)1HZ的TMS治疗,降低了到sgACC的血流,并且这种降低与临床症状的改变有关。后续研究也表明:基线sgACC血流量的增加能够预测TMS的后续治疗反应。Baeken等人发现基线sgACC较高的代谢活动能够预测在DLPFC进行为期2周(10次)20HZ的TMS治疗反应,并且临床反应与sgACC代谢降低相关。Liston等研究者在为期5周(25次)10HzTMS治疗前收集了被试静息态功能磁共振数据,并且报道说TMS降低了sgACC与DMN之间与抑郁相关的连结。尽管TMS在ECN中产生较小连接的改变,但是Liston等研究者观察到在治疗后DLPFC和DMN之间的反连接增加,可能反映了网络关系的正常化。

其他研究也表明MDD中的sgACC与TMS临床反应有关。Fox等研究者发现TMS强烈的临床效应与DLPFC区域的刺激及与sgACC的强连结有关。Salomons等研究者通过为期4周(20次)背内侧前额叶10Hz的TMS刺激前后静息态功能磁共振数据的测量也发现TMS与sgACC和DMN之间连接降低有关。最为重要的是,上述多数研究均在排除PTSD的MDD中进行的,因此上述相关结果对于理解在PTSD与MDD共病患者中TMS的治疗机制仍不清楚。

本研究中招募了PTSD与MDD共病患者,并采集了TMS治疗前后的静息态MRI数据。该方法旨在提供临床实践中常见的患者群体对TMS治疗受益的数据,并且排除根据单一疾病诊断标准选择参与者的研究。本研究涉及两个具体目标:

1)识别对TMS反应的影像学预测因子;

2)描述TMS治疗的网络机制。

研究假设治疗反应的预测因子和治疗相关变化与研究中的两种疾病的症状相关,特别是SN和DMN的失耦合分别对应于PTSD和MDD症状临床上有意义的降低。

材料方法

被试

知情同意后对33名被试的静息态MRI数据进行收集,被试均来自布朗大学附属医院。样本中31名被试被纳入前瞻性、非盲PTSD与MDD共病TMS治疗试验。26名被试在基线和治疗后完成了MRI扫描;1名被试数据不能用。33名被试年龄为51.3±11.1,39%(n=13)为女性。被试入组标准:符合DSM-IV-TR对PTSD和MDD共病的诊断,并且符合CGI量表对这两种疾病症状至少中等严重程度的定义。入组标准确保共病被试具有足够的代表性。研究中并未确定哪种是原发,因为在临床样本中进行准确确定通常不清楚也不太可能。应用PCL-5对PTSD症状进行测量。应用IDS-SR对MDD症状进行测量。所有量表数据进行意向分析,对完成基线且至少经过一次TMS治疗的被试进行末次观测值结转法进行分析。普罗维登斯弗吉尼亚医疗中心和巴特勒医院机构审查委员会批准了该项研究,两点研究程序一致。

TMS和临床反应

应用NeuroStar TMS Therapy System设备在左侧DLPFC进行每次3000-4000脉冲5HzTMS。被试接受33±9次TMS治疗,其中包括三周内的治疗减量阶段,应用束流法对DLPFC进行靶向刺激。为了便于在两种不同的症状评分量表中进行影像学的可比性分析,对TMS反应分类定义为:当前视为临床意义上改善的各疾病被试,其治疗后评分较基线治疗前分数低2个标准差。这相当于被试在TMS后的PCL-5评分为23分或以下,IDS-SR评分为15分或以下。这些值接近先前TMS研究中MDD缓解标准,并且略低于PTSD“阈值”。作者进行了敏感性分析,产生了非常相似的结果。


篇幅限制,阅读全文请点击链接 https://mp.weixin.qq.com/s/_LAwPDEfYQsw8KHJck1L-A

原文:

Network mechanisms of clinical response totranscranial magnetic stimulation in posttraumatic stress disorder and majordepressive disorder

NS Philip, J Barredo, M van't Wout-Frank, ARTyrka… -Biological …, 2018 - Elsevier


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