抑郁症和抗抑郁药物治疗的脑认知功能网络研究

Depressive disorder is characterized by a significant impairment in cognitive functions such as attention and central executive function, and the impairment in central executive function is most significant which prevents them from engaging in social activities. Up to now there is no specific and high-resolution physical measure to evaluate cognitive functions in depressive disorders. There is to our knowledge no study of human brain networks underlying attention and central executive functions in depressive disorders and no study of the effect of antidepressant therapy on cognitive brain networks.. In the present study, theta phase synchronization generated mainly through the prefrontal cortex and anterior cingulate, beta phase synchronization generated mainly between bilateral parietal cortex and cross-frequency coupling between theta and gamma rhythms are studied to reconstruct brain networks underlying attention and central executive functions during complex working memory task. Abnormal network connectivity for attention and central executive functions in depressive disorders is detected with ANOVA analysis of phase synchronization measurements and the effect of antidepressant medication on brain connectivity during working memory task is investigated..The objective of the present study is to understand mechanism of brain coupling for attention and central executive functions and reveal abnormal connectivity in depressive patients. It is also intended to put forward a neuro-electrophysiological method to evaluate the effect of antidepressant therapy on cognitive functions. The present study is of significant scientific value and will contribute greatly to clinical application in the evaluation and medication of depressive disorders.

抑郁症患者普遍存在注意与执行功能障碍，以执行功能障碍尤为突出，导致其难以履行社会功能。目前对抑郁症患者认知功能的评估缺少特异性强、分辨能力高的客观物理检测方法、也缺乏抑郁症的认知功能网络与抗抑郁药物治疗对认知功能网络的作用机理的研究。本项目首次提出通过研究以前额叶、前扣带回为核心的θ波相位同步、双侧顶叶为主的β波相位同步以及θ与γ波跨频相位同步，经同步聚类分析建立人脑复杂工作记忆任务中注意与执行功能的脑区连接网络；通过脑电多频段相位同步特征的方差分析，研究抑郁症患者注意与执行功能的异常连接网络，以及抗抑郁药物治疗对异常脑区功能连接的调节作用。.这一研究能阐明脑认知过程的多脑区功能耦合机制，揭示导致抑郁症患者认知功能损害的脑功能连接缺损，提出一种抗抑郁药物改善认知功能损害的神经电生理评估方法。它对于抑郁症患者认知功能的客观评估、病情监测与促进抑郁症的康复治疗等具有重要科学意义与临床应用价值。

在视觉n-back任务中，抑郁症相对正常人而言，随着记忆负荷的增加，在额顶工作记忆处理区的delta, theta, 和 alpha相位同步增量相对较弱；而beta相位同步增量相对较强，同时抑郁症相对正常人而言，随着记忆负荷的增加，在中央-顶-枕区的delta, theta, alpha 和 beta相位去同步相对较弱。虽然抑郁症患者的相位同步增强不足和相位去同步不足都反映了受损的记忆与注意效能，但异常增加的beta相位同步增强活动且包含更多的短程额区连接和半球之间的颞顶区连接，能够修复受损的记忆存储和工作记忆中央执行功能，这一beta相位同步活动反映了抑郁症形成新的认知皮层功能回路，这种适应性的代偿机制也反映了抑郁症认知功能的退化。. 抑郁症患者经1个月抗抑郁药物治疗后，Hamilton抑郁量表得分显著下降。在工作记忆负荷增加引起的相位同步增强表现方面，抑郁症患者在delta和theta波段与治疗前相比得到明显改善，与正常组没有显著差异；在alpha波段，额顶工作记忆处理区域的相位同步增强继续弱于正常组；在beta波段，额顶区的相位同步增强继续略强于正常组。在工作记忆负荷增加引起的相位去同步表现方面，抑郁症的delta和beta相位去同步弱于正常组，而在theta和alpha波段相位去同步与正常组没有显著差异。综上所述，抑郁症组经过1个月抗抑郁药物治疗后，脑电相位去同步以及额顶工作记忆网络的相位同步增强不足都得到显著改善。这一研究结论表明抗抑郁药物治疗不仅能改善情绪，并能改善患者的工作记忆执行功能。. 在视觉Oddball注意范式中，抑郁症与正常人相比呈现以下功能连接异常特征：delta波段的相位同步较弱表明额区与顶-颞-枕区的功能连接受损。theta、alpha和beta波段的额区相位同步相对较强反映抑郁症的脑自上而下注意机制的功能补偿机制，以维持正常的认知表现。这一研究结论为抑郁症治疗疗效的有效性提供潜在的评估方法。