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心理所研究通过荟萃分析揭示反刍思维的默认网络脑机制
作者: 中国科学院行为科学重点实验室 严超赣研究组 ║ 日期: 2019/11/04 

  

  近日,中国科学院行为科学重点实验室严超赣研究组在脑成像领域顶级期刊NeuroImage发表了题为《Rumination and the default mode network: meta-analysis of brain imaging studies and implications for depression》的荟萃分析论文。该文章探讨了默认网络三个子系统在反刍思维(rumination)中的作用,结果揭示反刍思维和默认网络,尤其是核心子系统和背内侧前额叶子系统的激活存在密切关系。

  反刍思维是一种特定的反应模式,是指个体对消极生活事件的原因、影响和后果的反复思考。虽然越来越多的研究报告反刍思维是一种跨诊断的现象,但它与抑郁密切相关。以往研究表明,反刍思维与重性抑郁障碍(MDD)的严重程度存在相关,能够预测抑郁的发生和持续时间。此外,即使是健康个体,反刍思维越多,越有可能罹患抑郁,而且反刍思维能够预测重性抑郁障碍患者的抑郁复发。 

  近年来,默认网络(default mode network)受到研究抑郁症的临床神经科学家的关注。其与自我相关加工密切相关,有助于直观地理解重性抑郁障碍患者反刍思维的神经机制。此外,有研究发现默认网络的功能异常与反刍思维密切相关。以往研究通常将默认网络作为一个整体,然而近年来Andrews-Hanna 等提出默认网络可以划分为三个功能不同的子系统,即:核心子系统(core subsystem),包括内侧前额叶和后扣带回,主要参与自我相关加工和协调另外两个子系统之间的交互影响;背内侧前额叶子系统(dorsal medial prefrontal cortex subsystem, dmPFC subsystem),包括背内侧前额叶、颞顶联合区、外侧颞叶以及颞极,在心智化和心理理论加工中起着重要作用;内侧颞叶子系统(medial temporal lobe subsystem, MTL subsystem),包括腹内侧前额叶、顶下小叶后部、压后皮质、旁海马以及海马结构,主要与自传体记忆密切相关。

  以往研究者采用多种范式探讨默认网络在反刍思维中的作用,发现内侧前额叶、后扣带、背内侧前额叶等默认网络的关键脑区均呈现出激活,也发现喙侧前扣带、尾状核、杏仁核和脑岛也呈现出异常激活。虽然以往研究者对反刍思维神经机制的研究兴趣日渐浓烈,但关于反刍思维的神经机制并没有一致的认识。其中的可能原因包括不同研究的样本量存在差异、人口学变量不同以及患者的临床特征存在差异。反刍思维的荟萃分析对理解反刍思维的神经机制具有重要意义,然而目前并没有相关研究。因此,该文研究者对反刍思维的相关脑成像研究进行一个荟萃分析,以便整合不同研究的结果,从而为理解反刍思维的神经机制提供一种综合信息。

  该研究采用SDM(Signed Differential Mapping)软件对反刍思维的脑成像研究进行荟萃分析。使用PubMed检索截止2019年4月20日的反刍思维脑成像研究,从中选出14个符合筛选标准的研究,将这些研究中报告的坐标信息进行整理,然后放入SDM进行相关分析。将反刍思维和分心或控制条件进行对比后,得出反刍思维相关的大脑体素团块(图1)。

  

  

  图1:反刍思维和分心或控制条件对比后的荟萃分析结果

  

  由于默认网络在反刍思维中的重要作用,该研究采用Andrews-Hanna等(Andrews-Hanna et al., 2014)提出的关于默认网络子系统划分的大脑模板(图2左侧),考察与默认网络子系统重叠的反刍思维相关体素数量。结果显示与反刍思维相关的体素有49.7%位于核心子系统,18.2%位于背内侧前额叶子系统,7.3%位于内侧颞叶子系统。同时,该研究还提取了位于这三个子系统的反刍思维相关体素的Z值,结果进一步证实核心子系统呈现出最高的一致性激活(图2右侧)。

  

   

  图2:默认网络子系统示意图(左侧)

  三个子系统每个体素Z值的小提琴图(右侧)

  

  为了进一步验证这一发现,该研究采用Andrews-Hanna等界定的关于默认网络三个子系统的11个ROIs(region of interest),然后将这些ROIs投射到默认网络的三个子系统上(图3左侧),并提取其Z值,结果进一步验证了核心子系统和内侧颞叶子系统对反刍思维的影响较大(图3右侧)。

  

  

  图3:默认网络子系统ROIs投射到荟萃分析结果的示意图(左侧)以及这些ROIs的Z值分布图(右侧)

  

  此外,该研究采用Yeo等(Yeo et al., 2011)提出的大脑七网络分区进一步考察了反刍思维相关体素在这些脑网络上的分布情况。通过计算反刍思维相关体素在七网络中的分布比例,发现默认网络中有31.3%的体素与反刍思维相关,而其他各网络相关的比例均小于10%(图4左侧)。该研究还进一步将反刍思维激活的体素根据七网络分区进行了分类,计算七网络中每一个网络的体素在所有显著体素中占到的百分比,结果显示与反刍思维相关的所有体素中有66.2%的体素被划分到默认网络中,而划分到其他各网络的体素比例均小于10%(图4右侧)。

  

  

  图4:与七网络分区重叠的反刍思维相关体素的百分比

  

  研究结果证实,默认网络是反刍思维的潜在神经机制,尤其是核心子系统和背内侧前额叶子系统,与反刍思维关系最为密切。这两个脑网络在心智化和自我相关加工中起着重要作用。研究结果与已有关于反刍思维的假设相一致,即陷于反刍思维的个体主要聚焦于他们当前的心理状态以及与之相关的自传体记忆,而很少思考未来。研究结果与先前对抑郁症患者和健康对照组的反刍思维进行对比的研究相一致,即抑郁患者与健康对照组相比,呈现出内侧前额叶、后扣带回、背内侧前额叶以及颞叶的异常激活。此外,也有研究发现,抑郁症患者在反刍思维状态下呈现出内侧颞叶活动降低,同时伴随前额叶激活增强的现象。这与本研究中发现的内侧颞叶在反刍思维中活动较少相一致。

  以上研究结果提示,通过促进关于当前和未来新异刺激的心智建构进而增强内侧颞叶的激活可以作为治疗抑郁症的潜在靶点。与之相似,采用重复经颅磁刺激(rTMS)抑制背内侧前额叶子系统的活动,从而减弱患者心理理论的相关加工也可作为治疗抑郁症潜在机制。总之,该研究结果为减少反刍思维以及抑郁症的治疗提供了来自神经科学方面的证据。

  该文章第一作者为心理所助理研究员周会霞,通讯作者为心理所研究员严超赣。该研究受中国科学院百人计划、国家自然科学基金(81671774、81630031),国家重点研发计划(2017YFC1309902)等项目支持。

  论文已在线发表于NeuroImagehttps://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S105381191930878X

    

  论文信息:

  Zhou, H. X., Chen, X., Shen, Y. Q., Li, L., Chen, N.X., Zhu, Z. C., Castellanos, F. X., Yan, C. G. (2019). Rumination and the default mode network: Meta-analysis of brain imaging studies and implications for depression. NeuroImage,

  

 

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