強迫癥是一種常見的、具有復發性和難治性的精神疾病,它以反復出現的強迫行為和強迫觀念為主要特征。以往大量腦成像研究證實了強迫癥患者存在皮質-紋狀體-丘腦-皮質環路的異常,特別是眶額葉、扣帶回、尾狀核、丘腦、顳葉、腦島、胼胝體等組織存在結構和功能異常。近年來的研究還發現強迫癥患者的背外側前額葉、頂葉、枕葉、小腦等腦區也存在著結構和功能障礙。此提示,強迫癥患者可能還存在其他環路或系統的異常,就此進行探索有助于深入了解強迫癥的病理機制。因此,該文嘗試對近年來強迫癥的腦結構和功能成像的研究進行綜述,以期全面研究分析強迫癥的神經生物學基礎研究的最新動態,為臨床診斷與治療提供參考。
引用本文: 曾敏怡, 盧寧. 強迫癥腦成像研究進展. 華西醫學, 2017, 32(12): 1950-1954. doi: 10.7507/1002-0179.201608155 復制
強迫癥是指以反復的闖入性思維和重復的儀式性動作為特征的一種神經癥。國外流行病學調查研究顯示全球約有 2%~3% 的人患有此病[1]。目前用于研究強迫癥的腦成像技術有 MRI、擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、單光子發射斷層成像、正電子發射斷層成像、功能性磁共振成像 (functional magnetic resonance imaging,fMRI)、磁共振波譜成像、靜息態功能磁共振成像、近紅外光光譜分析儀技術等。本文嘗試對近年來強迫癥的腦成像研究進行系統回顧,以期全面了解強迫癥的神經生物學基礎。
1 強迫癥患者皮質-紋狀體-丘腦-皮質(cortical-striatum-thalamic-cortical,CSTC)環路的結構與功能異常
強迫癥患者存在 CSTC 環路異常的假說于 1986 年被提出,該環路包括的腦區有眶額葉、扣帶回、紋狀體、丘腦和顳葉、邊緣葉等;該理論認為強迫癥的原發部位是紋狀體(尤其是尾狀核),紋狀體功能異常導致丘腦對信息處理的門控功能缺陷,最終導致眶額葉和前扣帶回的高度激活,從而出現強迫性思維和非特異性焦慮的典型癥狀,Abe 等[2] 的研究證實了這種因果關系。強迫動作是一種儀式行為,可以用來代償紋狀體的功能,使丘腦繼續發揮門控功能,從而減輕強迫性思維和緩解焦慮[3]。此后的眾多研究證實了這一環路的存在,并且研究者們發現,該環路可分為兩條通路,一條為直接通路(即皮質-紋狀體-蒼白球內側部-丘腦-皮質),有易化運動的功能,另一條為間接通路(即皮質-紋狀體-蒼白球外側部-丘腦底核-丘腦-皮質),可抑制不想要的運動,強迫癥狀與直接通路的過度興奮和間接通路的相對抑制密切相關[4]。近年來,大部分結構成像的研究都顯示強迫癥患者的 CSTC 環路存在著結構異常,主要表現為大腦皮質灰質體積、密度的減少,大腦深部內囊和邊緣區灰質體積相對擴大。而功能成像和分子生物學的研究則顯示了 CSTC 環路的高激活高代謝。
1.1 眶額葉
眶額葉負責情緒信息處理的加工過程,參與了獎賞評估并且進行決策制定。眶額葉的功能紊亂會損害強迫癥患者對刺激動機意義和行為結果情緒意義的評價能力,導致患者無法適應環境作出快速的改變以及錯誤察覺認知信號的產生出現強迫性的重復觀念[5]。現有的結構研究均一致發現強迫癥患者的眶額葉灰質體積顯著減少。如張楊等[6]用 MRI 技術研究了 21 例未經藥物治療的強迫癥患者和 21 例健康被試者,發現強迫癥患者與健康被試者相比雙側眶額葉的灰質出現了明顯萎縮,且患者左側眶額葉的灰質體積與耶魯布朗分數呈負相關。Togao 等[7]也發現了右側眶額葉體積顯著減小。功能和代謝研究的結果則顯示強迫癥患者的眶額葉激活和代謝增強。Yang 等[8]測量了 22 例強迫癥患者在認知行為療法治療前后腦區的變化情況,發現強迫癥患者在治療前右側眶額葉顯著激活,但經過治療后,激活下降。PET 的研究結果也發現強迫癥患者眶額葉的脫氧葡萄糖水平在治療前后有明顯差異[9]。Yoo 等[10]認為眶額葉腦區的過度激活可能是對灰質體積減少的補償。由此可以看出,眶額葉在強迫癥的發病及治療中都起著重要的作用,研究者日后可進一步深入探討眶額葉功能和代謝亢進與灰質體積減少之間的關系。
1.2 扣帶回
扣帶回是邊緣系統的重要組成成分,在情緒管理中起著重要的作用,特別是前扣帶回。有研究表明,前扣帶回管理著來自外界的負性情緒信息,與抑郁情緒及非特異性焦慮相關。前扣帶回的功能紊亂會使患者產生持續的感覺到自己的錯誤或行為未執行完成的認知功能障礙,因而出現不停地進行檢查校正的臨床癥狀;同時也會引起非特異性焦慮的情緒障礙。現有的結構研究都較為一致地發現了扣帶回存在結構異常,具體表現為雙側前扣帶回灰質減少、左前扣帶回白質增加、右前扣帶回白質減少。如張楊等[6]的研究發現,強迫癥患者與正常被試者相比雙側前扣帶回的灰質明顯萎縮。Nakamae 等[11]用 DTI 技術發現強迫癥組右側扣帶回的白質的各向異性(fractional Anisotropy,FA)值較對照組降低。Zarei 等[12]也用同樣的技術研究了 26 例青少年強迫癥患者的腦白質情況,發現青少年強迫癥的左前扣帶回的 FA 值較對照組升高。武文婧[13]的 DTI 研究也與前人的研究得出了一致的結果。但最近 Ha 等[14]研究了 25 例男性強迫癥患者,發現主要表現為沖動型/檢查型患者的左前扣帶回的 FA 值降低,與前人研究不一致。這或許與強迫癥是一種異質性疾病有關。
功能研究得到的結果不太一致。楊濤[15]研究首次發病未服藥的強迫癥患者的靜息態腦功能狀況,發現患者左前扣帶回的局部一致性、低頻振幅顯著高于對照組。而侯景明等[16]使用 Stroop 任務對 13 例強迫癥患者進行腦功能研究,發現強迫癥患者在完成簡單和相對復雜的色字干擾任務時,左前扣帶回激活都減低。這表明左前扣帶回出現了負激活,造成這種不一致可能與選取的刺激任務有關。而涉及扣帶回的代謝研究近年來比較少。管一暉等[17]發現強迫癥患者扣帶回的葡萄糖代謝水平很高,但經內囊切除手術后,該腦區的代謝水平會下降。由此可以看出,扣帶回特別是前扣帶回在強迫癥的發病中起著關鍵作用,日后研究可進一步驗證前扣帶回在有無認知任務的條件下,激活狀態是否相同。
1.3 紋狀體與丘腦
在 CSTC 環路異常的假說中,紋狀體作為強迫癥的原發病理部分,它的異常會損害患者產生新活動模式的能力,使患者無法對重要的信息作出靈活的反應;同時患者的與程序性學習有關的功能也會遭到破壞,使一些常規程序持續地在環路中活動,從而出現重復性動作。現有的關于紋狀體灰質體積變化的研究結果不太一致。Pujol 等[18]的研究發現了紋狀體區(腹側殼核)的體積擴大,且這種擴大與患者的年齡和病程呈顯著的相關。但是有研究者發現紋狀體區(尾狀核)的體積是縮小的[6]。這種紋狀體的細微結構變化異質性可能與患者的發病年齡、用藥情況等因素有關系。在功能和代謝研究方面,許多研究結果都顯示尾狀核是高激活高代謝[9, 16]。近年來 Abe 等[2]使用了靜息功能狀態因果關系分析程序對 38 例強迫癥患者進行研究,發現腹內側的前額皮質對左側的腹側紋狀體底部區域有顯著的因果關系影響;眶額葉對左側腹側紋狀體頂部區域有顯著的因果關系影響。這不僅驗證了 CSTC 環路異常的假說以及紋狀體在這個環路中的重要作用,它還提示我們,強迫癥的病理機制除了 CSTC 經典環路之外,可能還存在著其他環路的異常,如前額葉-紋狀體底部區域環路。
丘腦對情緒信息起著門控的作用,它的異常會使患者的情緒信息處理能力降低。近年來,涉及到丘腦的強迫癥研究較少,但也有研究顯示,強迫癥患者與健康被試者相比右側丘腦的灰質結構顯著減少[6],脫氧葡萄糖水平顯著增加[9]。丘腦結構和功能的異常或許可以解釋大部分強迫癥患者同時患有焦慮和抑郁情緒。日后研究可以基于感興趣區(region of interest,ROI)的方法選取同質性的被試進行更多的實證研究。
1.4 顳葉、邊緣葉(海馬、腦島)
顳葉、邊緣葉是 CSTC 環路中不可或缺的一環,它們的結構和功能的異常得到了許多研究的證實。在結構研究方面,有研究發現,強迫癥患者的右側顳極的灰質體積是減少的,且該腦區的灰質體積與患者的癥狀嚴重程度呈顯著負相關[5]。楊濤[15]對首次發病未服藥的強迫癥患者的靜息態腦功能研究發現顳下回的血氧水平依賴信號顯著低于對照組。Hou 等[19]也發現了強迫癥患者的顳葉存在異常,且強迫癥患者與他們的一級親屬的左側顳中回的功能異常存在一致性。結構研究與功能研究都相互印證了強迫癥患者的顳葉存在異常,且該腦區灰質體積的減少可能是該腦區激活下降的物質基礎。但經治療后,該腦區的血液動力學反應會明顯上升[20],這表明了顳葉的結構和功能異常是可逆的。Hou 等[19]亦發現顳中回可能是強迫癥的內源表型。所謂的內源表型是指“肉眼看不見、存在于疾病表型和遠端基因型之間的可測量部分”,探測出內源表型有助于深入了解強迫癥的易感基因。未來的研究工作可以進行更多的研究來驗證這些內源表型的假設,并找出他們之間的聯系以及對那些具有遺傳風險的基因進行標記。
強迫癥患者邊緣葉的海馬和腦島也被許多研究發現了存在結構和功能的異常。盧蘊容等[21]的研究發現,強迫癥患者左側海馬 N-乙酰天門冬氨酸/肌酸(N-acetyl-aspartic acid/creatine,NAA/Cr)均高于對照組,而且雙側海馬的膽堿/肌酸均高于對照組。趙秀芝[22]的研究也得出了一致的結論。這表明了強迫癥患者的海馬存在著神經元肥大、增生,這或許可以解釋強迫癥患者比起正常被試在完成 Stroop 任務時,左側海馬旁回會顯著激活[16]。最近,Jhung 等[23]用 ROI 的方法對污染/洗滌這類型的強迫癥患者的邊緣系統進行研究,發現污染/洗滌的強迫癥患者在癥狀激發時,腹側紋狀體和右腦島之間的連接顯著增強。以上研究均發現了強迫癥患者邊緣葉的異常,但這種異常是和強迫癥的哪些情緒或行為相關,目前還不清晰,日后研究者可使用相關的認知任務,研究特定腦區與強迫癥的情緒、行為的關系。
1.5 胼胝體
胼胝體是左右腦交換信息的重要通道。目前強迫癥的研究中涉及到胼胝體的較少,且集中在結構研究方面。如武文婧[13]的研究發現強迫癥組的胼胝體嘴的 FA 值較對照組低。Nakamae 等[11]的研究也得出了相同的結果,而且該研究還發現胼胝體壓部的 FA 值更高。而陳遠浩[24]的研究則發現胼胝體膝部 NAA/Cr 比值顯著低于正常對照組。以上研究都發現了胼胝體的結構存在異常,具體表現為胼胝體嘴、胼胝體膝部白質纖維減少,胼胝體壓部白質纖維增多。
2 強迫癥患者背外側前額葉-紋狀體-丘腦環路(執行環路)的結構與功能異常
強迫癥患者 CSTC 經典環路的異常已經得到了許多研究的證實。但是隨著越來越多的研究出現,CSTC 假說已經不能很好地解釋研究得出的結果。所以有研究者提出背外側前額葉-紋狀體-丘腦環路(執行環路)。這一環路包括了前額葉(背外側前額葉、背內側前額葉、腹側前額葉、額極)、頂葉、顳枕葉等。目前認為該環路在行為抑制、反應抑制和執行加工中起著重要作用,該環路的異常會導致患者行為協調能力降低,從而出現重復性行為。
2.1 前額葉
前額葉的功能主要是行為的計劃和預期,該腦區的異常會導致患者缺乏對行為結果預期的能力。目前研究較為一致地發現強迫癥患者的前額葉灰質體積減少、白質體積增加。如陶甜美[5]的研究發現了強迫癥患者的右側羅蘭迪克島蓋、雙側直回的灰質體積減少。Park 等[25]的研究發現強迫癥患者的背外側前額葉的白質體積增加,且該腦區的體積與 Y-BOCS 分數之間呈顯著的正相關,與 Ha 等[14]的研究結果一致。盧蘊容等[21]的研究從分子生物學的角度也得出了前額葉結構異常的結果。在功能研究方面,Ota 等[26]研究了 12 例強迫癥兒童在完成 Stroop 任務時的血液動力學反應,發現兒童在完成任務時,前額葉的血液動力學反應是下降的,特別是在額極。Okada 等[27]研究了 12 例成人強迫癥患者也得出同樣的結果。以上的研究都較一致地發現了強迫癥患者存在前額葉結構與功能的異常,這可以為強迫癥患者持續地感覺到自己錯誤或行為未執行完成,而出現不停地進行檢查校正的臨床特征作出解釋。
2.2 頂葉、枕葉
目前涉及頂葉的研究比較少,且未得出一致的結論。Lázaro 等[28]研究發現雙側頂葉灰質和右側頂葉白質體積是顯著減小的。隨后陶甜美[5]的研究也發現了中央后回的灰質體積減少。但近年來有研究則發現頂下小葉的白質體積是增加的[25]。在功能研究方面,有研究者發現強迫癥患者在完成 Stroop 任務時,中央旁小葉激活增強[16]。強迫癥患者頂葉的結構和功能實際上是如何變化的,需要研究者日后進行進一步的探討。
在枕葉方面,涉及的研究也較少,已有的研究都較一致地發現枕葉的白質體積增加。如武文婧[13]的研究發現強迫癥患者的右側枕中回 FA 值升高。Park等[25]也發現楔前葉的白質體積增加。在功能研究方面,近年來較少研究涉及頂葉,只有侯景明等[16]的研究發現強迫癥患者在完成任務時,距狀回顯著激活。日后研究可進一步加強強迫癥患者是否存在頂葉的結構和功能異常研究。
3 其他后腦區的結構與功能異常——小腦
以往小腦被認為是與運動和肌張力的調節有關,但近年來許多研究發現,小腦損傷的個體其認知功能也會受到損害。研究者們對此的解釋是,此為小腦連接前額葉、顳葉、頂葉的神經環路受到破壞所致。近年來的研究都發現了小腦的灰質體積是減少的,特別是右側小腦[5-6]。武文婧[13]的研究發現雙側小腦的 FA 值顯著升高,這表明了強迫癥患者小腦的白質纖維出現了增多的情況。在功能研究方面,Yang 等[8]的研究發現了強迫癥患者經過了認知行為療法治療后,左側小腦和小腦蚓體激活顯著降低。這說明了小腦在強迫癥的發病中起著重要的作用,它的功能會隨著強迫癥狀的改善而恢復。以上研究都說明了強迫癥患者的小腦結構和功能是與正常人是有差異的,它在強迫癥的病理生理學中的作用不容忽視。
4 各研究間矛盾產生的原因
從上面的研究可以看出,大部分研究都涉及到了 CSTC 經典環路的腦區,有一部分研究涉及到了“執行環路”以及部分后腦區。然而每個腦區的結構和功能的變化有得出一致的結果,但也存在著一些相互矛盾之處。這些矛盾產生的原因可能如下。
4.1 被試因素的影響
強迫癥患者的年齡、性別、受教育程度、共病、用藥史、病程、疾病嚴重程度等情況都會對研究結果造成影響,特別是用藥史、病程和疾病嚴重程度這 3 個因素。以往研究表明,用藥物進行治療的強迫癥患者可以使他們的腦結構發生細微的改變,這種變化可能就表現在 FA 值的改變上。所以如果一個研究納入的被試是初次患病未用藥的被試,而另一些研究納入的被試是已有用藥史的強迫癥患者,那么即使這兩個研究所用的方法、數據處理方式完全相同,各研究結果呈現的異常腦區也會不同。
強迫癥患者的病程長短也會對研究結果造成影響。已有研究發現,患病 3.75 年的強迫癥患者與患病 11 年的強迫癥患者的腦結構和腦功能改變是不一樣的[19],其趨勢為病程越長的患者,出現結構或功能異常腦區的可能性就越大。同樣,疾病嚴重程度對研究結果也會造成一定的影響。輕度的強迫癥患者與難治型的強迫癥患者的腦區激活程度差異很大,這可能是一些研究發現了多個異常激活的區域,而一些研究只發現了一兩個異常激活區域的原因。此提示,要十分明確研究被試的納入標準和排除標準,盡量減少研究內部的被試異質性,從而增加研究間結果之間的一致性。
4.2 強迫癥的亞型問題
強迫癥包括強迫意念和強迫行為兩種,強迫意念包括反復的懷疑、回憶、窮思竭慮等,強迫行為包括過分洗滌、重復檢查、反復洗手、反復計數以及儀式性動作等。有些患者在一個時間內可能只受強迫意念或強迫行為的影響,而有些患者可能在一個時間內同時受強迫意念和強迫行為的影響。如果把不同癥狀類型的強迫癥患者納入同一研究中,可能會影響研究結果的真實性。因為不同癥狀類型的強迫癥存在特異性的異常腦區,當特定的強迫癥癥狀被誘發時,這些特定的異常腦區會被顯著激活。所以,對強迫癥的各個亞型進行分類,對識別不同類型強迫癥的特異性腦區十分重要。目前,鮮見探索特定強迫癥類型的腦結構和功能異常的研究,此有待加強,從而為強迫癥的臨床診斷及治療提供實證參考。
4.3 是否使用認知任務的問題
從以往的研究中我們可以發現,大部分的研究都只研究了強迫癥患者在無認知任務情況下的腦功能情況,很少有研究去探討強迫癥患者在特定認知任務下的腦功能情況。研究者認為在無認知任務下的腦功能研究僅僅是探討了強迫癥患者的腦區相對于正常被試的形態學差異,而未真正地涉及到兩者之間腦區的功能差異,這對于了解強迫癥患者具體真正存在哪些功能異常腦區不利。如田峰等[29]的研究發現,強迫癥患者在靜息狀態下比正常被試激活增高的區域有右側前額葉、右側頂葉、右側腦島、左側扣帶回。而侯景明等[16]通過 fMRI 掃描強迫癥患者和正常被試在完成 Stroop 任務時的腦區,發現強迫癥患者比正常被試激活增高的區域有左側海馬旁回、中央旁小葉、丘腦、距狀回;通過對比可以發現,同樣涉及頂葉部分,有認知任務的研究得出的腦區更具體更精確。所以,日后研究應盡可能結合相關實驗范式,從而可以更加精確地了解強迫癥患者相對于正常被試存在哪些異常功能腦區。
5 結語
雖不同的人口學特征(性別、年齡等)和臨床特征(首發或復發、病程長短、嚴重程度、是否治療、是否共病)使每個研究得出的異常腦區不完全一致。但總的來說,強迫癥患者存在 CSTC 環路、外側前額葉-紋狀體-丘腦環路和腦后部區域的結構和功能異常。未來研究可適當加入相應的認知任務,以進一步檢驗強迫癥患者是否存在以上腦區的異常。同時,今后工作也應對強迫癥進行一個標準化的分類,并針對每個亞型進行特異性腦區的研究。
強迫癥是指以反復的闖入性思維和重復的儀式性動作為特征的一種神經癥。國外流行病學調查研究顯示全球約有 2%~3% 的人患有此病[1]。目前用于研究強迫癥的腦成像技術有 MRI、擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、單光子發射斷層成像、正電子發射斷層成像、功能性磁共振成像 (functional magnetic resonance imaging,fMRI)、磁共振波譜成像、靜息態功能磁共振成像、近紅外光光譜分析儀技術等。本文嘗試對近年來強迫癥的腦成像研究進行系統回顧,以期全面了解強迫癥的神經生物學基礎。
1 強迫癥患者皮質-紋狀體-丘腦-皮質(cortical-striatum-thalamic-cortical,CSTC)環路的結構與功能異常
強迫癥患者存在 CSTC 環路異常的假說于 1986 年被提出,該環路包括的腦區有眶額葉、扣帶回、紋狀體、丘腦和顳葉、邊緣葉等;該理論認為強迫癥的原發部位是紋狀體(尤其是尾狀核),紋狀體功能異常導致丘腦對信息處理的門控功能缺陷,最終導致眶額葉和前扣帶回的高度激活,從而出現強迫性思維和非特異性焦慮的典型癥狀,Abe 等[2] 的研究證實了這種因果關系。強迫動作是一種儀式行為,可以用來代償紋狀體的功能,使丘腦繼續發揮門控功能,從而減輕強迫性思維和緩解焦慮[3]。此后的眾多研究證實了這一環路的存在,并且研究者們發現,該環路可分為兩條通路,一條為直接通路(即皮質-紋狀體-蒼白球內側部-丘腦-皮質),有易化運動的功能,另一條為間接通路(即皮質-紋狀體-蒼白球外側部-丘腦底核-丘腦-皮質),可抑制不想要的運動,強迫癥狀與直接通路的過度興奮和間接通路的相對抑制密切相關[4]。近年來,大部分結構成像的研究都顯示強迫癥患者的 CSTC 環路存在著結構異常,主要表現為大腦皮質灰質體積、密度的減少,大腦深部內囊和邊緣區灰質體積相對擴大。而功能成像和分子生物學的研究則顯示了 CSTC 環路的高激活高代謝。
1.1 眶額葉
眶額葉負責情緒信息處理的加工過程,參與了獎賞評估并且進行決策制定。眶額葉的功能紊亂會損害強迫癥患者對刺激動機意義和行為結果情緒意義的評價能力,導致患者無法適應環境作出快速的改變以及錯誤察覺認知信號的產生出現強迫性的重復觀念[5]。現有的結構研究均一致發現強迫癥患者的眶額葉灰質體積顯著減少。如張楊等[6]用 MRI 技術研究了 21 例未經藥物治療的強迫癥患者和 21 例健康被試者,發現強迫癥患者與健康被試者相比雙側眶額葉的灰質出現了明顯萎縮,且患者左側眶額葉的灰質體積與耶魯布朗分數呈負相關。Togao 等[7]也發現了右側眶額葉體積顯著減小。功能和代謝研究的結果則顯示強迫癥患者的眶額葉激活和代謝增強。Yang 等[8]測量了 22 例強迫癥患者在認知行為療法治療前后腦區的變化情況,發現強迫癥患者在治療前右側眶額葉顯著激活,但經過治療后,激活下降。PET 的研究結果也發現強迫癥患者眶額葉的脫氧葡萄糖水平在治療前后有明顯差異[9]。Yoo 等[10]認為眶額葉腦區的過度激活可能是對灰質體積減少的補償。由此可以看出,眶額葉在強迫癥的發病及治療中都起著重要的作用,研究者日后可進一步深入探討眶額葉功能和代謝亢進與灰質體積減少之間的關系。
1.2 扣帶回
扣帶回是邊緣系統的重要組成成分,在情緒管理中起著重要的作用,特別是前扣帶回。有研究表明,前扣帶回管理著來自外界的負性情緒信息,與抑郁情緒及非特異性焦慮相關。前扣帶回的功能紊亂會使患者產生持續的感覺到自己的錯誤或行為未執行完成的認知功能障礙,因而出現不停地進行檢查校正的臨床癥狀;同時也會引起非特異性焦慮的情緒障礙。現有的結構研究都較為一致地發現了扣帶回存在結構異常,具體表現為雙側前扣帶回灰質減少、左前扣帶回白質增加、右前扣帶回白質減少。如張楊等[6]的研究發現,強迫癥患者與正常被試者相比雙側前扣帶回的灰質明顯萎縮。Nakamae 等[11]用 DTI 技術發現強迫癥組右側扣帶回的白質的各向異性(fractional Anisotropy,FA)值較對照組降低。Zarei 等[12]也用同樣的技術研究了 26 例青少年強迫癥患者的腦白質情況,發現青少年強迫癥的左前扣帶回的 FA 值較對照組升高。武文婧[13]的 DTI 研究也與前人的研究得出了一致的結果。但最近 Ha 等[14]研究了 25 例男性強迫癥患者,發現主要表現為沖動型/檢查型患者的左前扣帶回的 FA 值降低,與前人研究不一致。這或許與強迫癥是一種異質性疾病有關。
功能研究得到的結果不太一致。楊濤[15]研究首次發病未服藥的強迫癥患者的靜息態腦功能狀況,發現患者左前扣帶回的局部一致性、低頻振幅顯著高于對照組。而侯景明等[16]使用 Stroop 任務對 13 例強迫癥患者進行腦功能研究,發現強迫癥患者在完成簡單和相對復雜的色字干擾任務時,左前扣帶回激活都減低。這表明左前扣帶回出現了負激活,造成這種不一致可能與選取的刺激任務有關。而涉及扣帶回的代謝研究近年來比較少。管一暉等[17]發現強迫癥患者扣帶回的葡萄糖代謝水平很高,但經內囊切除手術后,該腦區的代謝水平會下降。由此可以看出,扣帶回特別是前扣帶回在強迫癥的發病中起著關鍵作用,日后研究可進一步驗證前扣帶回在有無認知任務的條件下,激活狀態是否相同。
1.3 紋狀體與丘腦
在 CSTC 環路異常的假說中,紋狀體作為強迫癥的原發病理部分,它的異常會損害患者產生新活動模式的能力,使患者無法對重要的信息作出靈活的反應;同時患者的與程序性學習有關的功能也會遭到破壞,使一些常規程序持續地在環路中活動,從而出現重復性動作。現有的關于紋狀體灰質體積變化的研究結果不太一致。Pujol 等[18]的研究發現了紋狀體區(腹側殼核)的體積擴大,且這種擴大與患者的年齡和病程呈顯著的相關。但是有研究者發現紋狀體區(尾狀核)的體積是縮小的[6]。這種紋狀體的細微結構變化異質性可能與患者的發病年齡、用藥情況等因素有關系。在功能和代謝研究方面,許多研究結果都顯示尾狀核是高激活高代謝[9, 16]。近年來 Abe 等[2]使用了靜息功能狀態因果關系分析程序對 38 例強迫癥患者進行研究,發現腹內側的前額皮質對左側的腹側紋狀體底部區域有顯著的因果關系影響;眶額葉對左側腹側紋狀體頂部區域有顯著的因果關系影響。這不僅驗證了 CSTC 環路異常的假說以及紋狀體在這個環路中的重要作用,它還提示我們,強迫癥的病理機制除了 CSTC 經典環路之外,可能還存在著其他環路的異常,如前額葉-紋狀體底部區域環路。
丘腦對情緒信息起著門控的作用,它的異常會使患者的情緒信息處理能力降低。近年來,涉及到丘腦的強迫癥研究較少,但也有研究顯示,強迫癥患者與健康被試者相比右側丘腦的灰質結構顯著減少[6],脫氧葡萄糖水平顯著增加[9]。丘腦結構和功能的異常或許可以解釋大部分強迫癥患者同時患有焦慮和抑郁情緒。日后研究可以基于感興趣區(region of interest,ROI)的方法選取同質性的被試進行更多的實證研究。
1.4 顳葉、邊緣葉(海馬、腦島)
顳葉、邊緣葉是 CSTC 環路中不可或缺的一環,它們的結構和功能的異常得到了許多研究的證實。在結構研究方面,有研究發現,強迫癥患者的右側顳極的灰質體積是減少的,且該腦區的灰質體積與患者的癥狀嚴重程度呈顯著負相關[5]。楊濤[15]對首次發病未服藥的強迫癥患者的靜息態腦功能研究發現顳下回的血氧水平依賴信號顯著低于對照組。Hou 等[19]也發現了強迫癥患者的顳葉存在異常,且強迫癥患者與他們的一級親屬的左側顳中回的功能異常存在一致性。結構研究與功能研究都相互印證了強迫癥患者的顳葉存在異常,且該腦區灰質體積的減少可能是該腦區激活下降的物質基礎。但經治療后,該腦區的血液動力學反應會明顯上升[20],這表明了顳葉的結構和功能異常是可逆的。Hou 等[19]亦發現顳中回可能是強迫癥的內源表型。所謂的內源表型是指“肉眼看不見、存在于疾病表型和遠端基因型之間的可測量部分”,探測出內源表型有助于深入了解強迫癥的易感基因。未來的研究工作可以進行更多的研究來驗證這些內源表型的假設,并找出他們之間的聯系以及對那些具有遺傳風險的基因進行標記。
強迫癥患者邊緣葉的海馬和腦島也被許多研究發現了存在結構和功能的異常。盧蘊容等[21]的研究發現,強迫癥患者左側海馬 N-乙酰天門冬氨酸/肌酸(N-acetyl-aspartic acid/creatine,NAA/Cr)均高于對照組,而且雙側海馬的膽堿/肌酸均高于對照組。趙秀芝[22]的研究也得出了一致的結論。這表明了強迫癥患者的海馬存在著神經元肥大、增生,這或許可以解釋強迫癥患者比起正常被試在完成 Stroop 任務時,左側海馬旁回會顯著激活[16]。最近,Jhung 等[23]用 ROI 的方法對污染/洗滌這類型的強迫癥患者的邊緣系統進行研究,發現污染/洗滌的強迫癥患者在癥狀激發時,腹側紋狀體和右腦島之間的連接顯著增強。以上研究均發現了強迫癥患者邊緣葉的異常,但這種異常是和強迫癥的哪些情緒或行為相關,目前還不清晰,日后研究者可使用相關的認知任務,研究特定腦區與強迫癥的情緒、行為的關系。
1.5 胼胝體
胼胝體是左右腦交換信息的重要通道。目前強迫癥的研究中涉及到胼胝體的較少,且集中在結構研究方面。如武文婧[13]的研究發現強迫癥組的胼胝體嘴的 FA 值較對照組低。Nakamae 等[11]的研究也得出了相同的結果,而且該研究還發現胼胝體壓部的 FA 值更高。而陳遠浩[24]的研究則發現胼胝體膝部 NAA/Cr 比值顯著低于正常對照組。以上研究都發現了胼胝體的結構存在異常,具體表現為胼胝體嘴、胼胝體膝部白質纖維減少,胼胝體壓部白質纖維增多。
2 強迫癥患者背外側前額葉-紋狀體-丘腦環路(執行環路)的結構與功能異常
強迫癥患者 CSTC 經典環路的異常已經得到了許多研究的證實。但是隨著越來越多的研究出現,CSTC 假說已經不能很好地解釋研究得出的結果。所以有研究者提出背外側前額葉-紋狀體-丘腦環路(執行環路)。這一環路包括了前額葉(背外側前額葉、背內側前額葉、腹側前額葉、額極)、頂葉、顳枕葉等。目前認為該環路在行為抑制、反應抑制和執行加工中起著重要作用,該環路的異常會導致患者行為協調能力降低,從而出現重復性行為。
2.1 前額葉
前額葉的功能主要是行為的計劃和預期,該腦區的異常會導致患者缺乏對行為結果預期的能力。目前研究較為一致地發現強迫癥患者的前額葉灰質體積減少、白質體積增加。如陶甜美[5]的研究發現了強迫癥患者的右側羅蘭迪克島蓋、雙側直回的灰質體積減少。Park 等[25]的研究發現強迫癥患者的背外側前額葉的白質體積增加,且該腦區的體積與 Y-BOCS 分數之間呈顯著的正相關,與 Ha 等[14]的研究結果一致。盧蘊容等[21]的研究從分子生物學的角度也得出了前額葉結構異常的結果。在功能研究方面,Ota 等[26]研究了 12 例強迫癥兒童在完成 Stroop 任務時的血液動力學反應,發現兒童在完成任務時,前額葉的血液動力學反應是下降的,特別是在額極。Okada 等[27]研究了 12 例成人強迫癥患者也得出同樣的結果。以上的研究都較一致地發現了強迫癥患者存在前額葉結構與功能的異常,這可以為強迫癥患者持續地感覺到自己錯誤或行為未執行完成,而出現不停地進行檢查校正的臨床特征作出解釋。
2.2 頂葉、枕葉
目前涉及頂葉的研究比較少,且未得出一致的結論。Lázaro 等[28]研究發現雙側頂葉灰質和右側頂葉白質體積是顯著減小的。隨后陶甜美[5]的研究也發現了中央后回的灰質體積減少。但近年來有研究則發現頂下小葉的白質體積是增加的[25]。在功能研究方面,有研究者發現強迫癥患者在完成 Stroop 任務時,中央旁小葉激活增強[16]。強迫癥患者頂葉的結構和功能實際上是如何變化的,需要研究者日后進行進一步的探討。
在枕葉方面,涉及的研究也較少,已有的研究都較一致地發現枕葉的白質體積增加。如武文婧[13]的研究發現強迫癥患者的右側枕中回 FA 值升高。Park等[25]也發現楔前葉的白質體積增加。在功能研究方面,近年來較少研究涉及頂葉,只有侯景明等[16]的研究發現強迫癥患者在完成任務時,距狀回顯著激活。日后研究可進一步加強強迫癥患者是否存在頂葉的結構和功能異常研究。
3 其他后腦區的結構與功能異常——小腦
以往小腦被認為是與運動和肌張力的調節有關,但近年來許多研究發現,小腦損傷的個體其認知功能也會受到損害。研究者們對此的解釋是,此為小腦連接前額葉、顳葉、頂葉的神經環路受到破壞所致。近年來的研究都發現了小腦的灰質體積是減少的,特別是右側小腦[5-6]。武文婧[13]的研究發現雙側小腦的 FA 值顯著升高,這表明了強迫癥患者小腦的白質纖維出現了增多的情況。在功能研究方面,Yang 等[8]的研究發現了強迫癥患者經過了認知行為療法治療后,左側小腦和小腦蚓體激活顯著降低。這說明了小腦在強迫癥的發病中起著重要的作用,它的功能會隨著強迫癥狀的改善而恢復。以上研究都說明了強迫癥患者的小腦結構和功能是與正常人是有差異的,它在強迫癥的病理生理學中的作用不容忽視。
4 各研究間矛盾產生的原因
從上面的研究可以看出,大部分研究都涉及到了 CSTC 經典環路的腦區,有一部分研究涉及到了“執行環路”以及部分后腦區。然而每個腦區的結構和功能的變化有得出一致的結果,但也存在著一些相互矛盾之處。這些矛盾產生的原因可能如下。
4.1 被試因素的影響
強迫癥患者的年齡、性別、受教育程度、共病、用藥史、病程、疾病嚴重程度等情況都會對研究結果造成影響,特別是用藥史、病程和疾病嚴重程度這 3 個因素。以往研究表明,用藥物進行治療的強迫癥患者可以使他們的腦結構發生細微的改變,這種變化可能就表現在 FA 值的改變上。所以如果一個研究納入的被試是初次患病未用藥的被試,而另一些研究納入的被試是已有用藥史的強迫癥患者,那么即使這兩個研究所用的方法、數據處理方式完全相同,各研究結果呈現的異常腦區也會不同。
強迫癥患者的病程長短也會對研究結果造成影響。已有研究發現,患病 3.75 年的強迫癥患者與患病 11 年的強迫癥患者的腦結構和腦功能改變是不一樣的[19],其趨勢為病程越長的患者,出現結構或功能異常腦區的可能性就越大。同樣,疾病嚴重程度對研究結果也會造成一定的影響。輕度的強迫癥患者與難治型的強迫癥患者的腦區激活程度差異很大,這可能是一些研究發現了多個異常激活的區域,而一些研究只發現了一兩個異常激活區域的原因。此提示,要十分明確研究被試的納入標準和排除標準,盡量減少研究內部的被試異質性,從而增加研究間結果之間的一致性。
4.2 強迫癥的亞型問題
強迫癥包括強迫意念和強迫行為兩種,強迫意念包括反復的懷疑、回憶、窮思竭慮等,強迫行為包括過分洗滌、重復檢查、反復洗手、反復計數以及儀式性動作等。有些患者在一個時間內可能只受強迫意念或強迫行為的影響,而有些患者可能在一個時間內同時受強迫意念和強迫行為的影響。如果把不同癥狀類型的強迫癥患者納入同一研究中,可能會影響研究結果的真實性。因為不同癥狀類型的強迫癥存在特異性的異常腦區,當特定的強迫癥癥狀被誘發時,這些特定的異常腦區會被顯著激活。所以,對強迫癥的各個亞型進行分類,對識別不同類型強迫癥的特異性腦區十分重要。目前,鮮見探索特定強迫癥類型的腦結構和功能異常的研究,此有待加強,從而為強迫癥的臨床診斷及治療提供實證參考。
4.3 是否使用認知任務的問題
從以往的研究中我們可以發現,大部分的研究都只研究了強迫癥患者在無認知任務情況下的腦功能情況,很少有研究去探討強迫癥患者在特定認知任務下的腦功能情況。研究者認為在無認知任務下的腦功能研究僅僅是探討了強迫癥患者的腦區相對于正常被試的形態學差異,而未真正地涉及到兩者之間腦區的功能差異,這對于了解強迫癥患者具體真正存在哪些功能異常腦區不利。如田峰等[29]的研究發現,強迫癥患者在靜息狀態下比正常被試激活增高的區域有右側前額葉、右側頂葉、右側腦島、左側扣帶回。而侯景明等[16]通過 fMRI 掃描強迫癥患者和正常被試在完成 Stroop 任務時的腦區,發現強迫癥患者比正常被試激活增高的區域有左側海馬旁回、中央旁小葉、丘腦、距狀回;通過對比可以發現,同樣涉及頂葉部分,有認知任務的研究得出的腦區更具體更精確。所以,日后研究應盡可能結合相關實驗范式,從而可以更加精確地了解強迫癥患者相對于正常被試存在哪些異常功能腦區。
5 結語
雖不同的人口學特征(性別、年齡等)和臨床特征(首發或復發、病程長短、嚴重程度、是否治療、是否共病)使每個研究得出的異常腦區不完全一致。但總的來說,強迫癥患者存在 CSTC 環路、外側前額葉-紋狀體-丘腦環路和腦后部區域的結構和功能異常。未來研究可適當加入相應的認知任務,以進一步檢驗強迫癥患者是否存在以上腦區的異常。同時,今后工作也應對強迫癥進行一個標準化的分類,并針對每個亞型進行特異性腦區的研究。