重度抑郁症脑功能昼夜节律的磁共振研究

Abnormal circadian rhythm is one of important aspects of the clinical manifestations of major depressive disorders (MDD). However, it is unclear of the relationship between the MDD and the diurnal variations in brain functional networks, which would be helpful for understanding the pathogenesis of MDD. Sponsored by natural science foundation of China, we have demonstrated the oscillations of the resting state brain functional networks together along with the circadian rhythm in healthy adult. In this proposal, we will continue along this direction, and extend it to exploring abnormal diurnal variations of brain function networks in the MDD. Specifically, we will measure some blood hormones and scan the resting/task state brain activity for both the MDD patients and the normal controls in three time points during one day (that is, 7:00, 15:00 and 23:00), and then utilize blood serum melatonin concentration as one internal biological marker of the circadian rhythm, and investigate the correlations between the changes of melatonin concentration and ones of the activity pattern of the brain functional networks in both the MDD patients and the normal controls, and finally characterize the abnormalities of diurnal variations of brain functional networks in the MDD patients.

昼夜节律异常是抑郁症临床表现的重要方面。但是，目前抑郁症昼夜节律异常的脑功能影像学研究非常少，尤其缺乏在脑网络水平的发现。结合文献调研和前期研究，我们提出使用功能磁共振影像研究抑郁症脑功能昼夜节律异常。这对理解抑郁症的病理机制具有重要意义。申请人在前一个基金委"青年基金"的资助下研究了健康成年被试在昼夜不同时刻褪黑素浓度变化与静息态脑功能网络活动模式变化的关系。本项目中，我们将继续这一方向，并扩展研究抑郁症脑功能昼夜节律异常。具体来说，检测抑郁症病人组和正常对照组在1天3个不同时刻（7:00,15:00和23:00）血清激素浓度、静息态脑功能网络以及任务态脑功能网络的活动，然后以褪黑激素浓度作为人体内昼夜节律的生物标记，研究其浓度变化与静息态脑功能网络和任务态脑功能网络变化的关系，比较抑郁症病人组和对照组的脑功能网络活动模式昼夜变化的异同，发现抑郁症脑功能昼夜节律异常的脑网络表征。

昼夜节律的异常是抑郁症临床表现的一个重要方面。但是，目前抑郁症昼夜节律异常的脑功能影像学研究非常少，尤其缺乏在脑网络水平的发现。本项目力图考察抑郁症脑功能活动的昼夜节律变化模式，明确其异常的脑网络表征，探索抑郁症昼夜节律转归的临床价值与意义。.本研究测量了昼夜不同时刻血清中若干激素的浓度，也通过磁共振成像采集了静息状态下脑血流和脑功能网络活动。我们发现：（1）血清中褪黑素和促甲状腺素浓度具有显著的昼夜节律变化，而总三碘甲状腺原氨酸和总甲状腺素没有显著的昼夜变化。因此，血清中褪黑素和促甲状腺素浓度变化可以作为人体内昼夜节律的生物标记。（2）脑血流随着时间由下午到晚上再到凌晨，是逐渐降低的，并且这种降低程度对于不同的脑区来说是有差别的，昼夜变化最大的脑区包括颞顶结合部、大脑皮层内侧脑区及皮层下丘脑等。其中，大脑皮层内侧脑区包含扣带回的前部、压部以及后部等默认网络区域。（3）单象素静息功能磁共振信号的平均强度和方差没有显著的昼夜差异；以脑后扣带回PCC 为种子点的全脑功能连接分析也没有发现随昼夜时间变化的显著差异脑区；将全脑简化成16个脑网络264个感兴趣区（ROI），计算两两ROI之间的功能连接，比较昼夜3 个时刻的ROI 之间以及网络之间的功能连接模式差异，也没有发现存在显著差异的脑功能连接和网络。这提示在健康成年被试中其静息状态脑功能网络昼夜没有显著差异。（4）抑郁症病人的抑郁行为存在“晨重暮轻”的现象，其静息态脑功能网络的活动也存在相应变化。.本项目获得的最重要的结论：“昼夜节律的变化不影响健康成年被试的静息状态脑功能网络，但是对于抑郁症病人，昼夜节律是影响脑功能网络活动的一个重要影响因素”。在本项目的资助下，截止到2019年2月共发表SCI论文5篇，其中1篇发表在生命科学国际顶级学术刊物eLife上；申请国家发明专利1项。