基于复杂网络理论的抑郁症患者脑电特性及其定量化研究

抑郁症是一种常见的精神性疾病，随着生活节奏的加快和竞争压力的增加，抑郁症或隐性抑郁将愈加影响人类的健康、生活品质、工作效率乃至潜力开发。目前，抑郁症的发病机制尚未被研究清楚，且缺乏可为其临床诊断及监控提供有效依据的客观指标。本项目拟基于近年正迅猛发展的复杂网络理论研究抑郁症患者的脑电信号，拟由脑电信号分别基于相位同步构建皮层神经功能性网络和基于因果关系构建皮层神经效用性网络，然后分析所构建网络的特性,并对照健康人的皮层神经网络探讨这些特性与抑郁症患者的大脑生理变化之间的关系。本项目还拟研究皮层神经网络的建模方法，分析患者皮层神经网络特征参量与患者抑郁量表打分之间的关系，并基于分析结果研发基于复杂网络理论的脑电定量化分析技术，以期为抑郁症的临床诊断和监控提供客观依据。此外，本项目拟探讨抑郁症患者自杀倾向与皮层神经网络的某些特性之间的关系，以期为抑郁症患者自杀干预研究及实施提供新的思路。

围绕项目任务书中的预设研究内容，本项目在抑郁症患者的认知及其脑网络特征和脑网络脑连接的方法学研究上取得有意义的研究结果。. 我们在抑郁症的认知和脑网络特征研究方面进行了多项研究。(i)我们招募大学生采用9点量表评分方法从公开的NimStim面孔表情图片库中选出了悲伤面孔、高兴面孔和中性面孔图片供后续研究使用。(ii)我们采用了线索靶子实验范式，并招募40名正常大学生进行认知实验，研究结果表明高兴情绪刺激会短暂地加速或促进后续刺激加工，而悲伤情绪刺激对于后续视觉任务表现出持久性的减缓或抑制作用。(iii)基于上述实验结果，我们改进了实验范式，并在上海市精神卫生中心收集抑郁症病例和正常对照被试，进行情绪刺激下的认知实验，记录相应数据。对静息态下的脑电数据研究发现，抑郁症患者在多项脑网络特征上相对于正常对照表现出显著变异，如患者脑网络中位于左侧半球的节点的入度显著大于位于右侧半球节点的入度，表现出偏侧性。(iv)工作等方面的压力是导致抑郁症的一个重要原因。为研究压力对大脑神经网络的影响，我们设计了一个基于个人电脑任务的可量化的时间压力实验范式，并招募正常大学生被试进行实验。行为学数据表明该实验范式能模拟出压力下的工作模式。相对于无时间压力情况，被试者在有时间压力时的脑半球之间的皮层神经连接出现显著下降。. 在脑网络和脑连接的分析方法学研究方面，我们提出了一个统一的瞬时相位定义框架，并在该框架下解释了现有的多种瞬时相位定义的疑惑，并从理论上分析了观测噪声对相位同步指数估计的影响，从而为对受噪声污染的实际观测数据进行相位同步分析提供了理论支撑。我们还研究了基于相位同步在脑功能连接分析中的实际问题，并对这些问题给出了若干经验准则。我们改进了复杂网络的同配性测度，该测度能避免现有的同配性测度严重受少数度很高的节点的影响的不足。. 我们还对本项目的预先研究范围进行了拓展，进行了基于因果关系分析的老年功能性脑网络研究和基于功能核磁共振的脑功能网络分析方法及应用研究等。这些研究一方面作为本项目方法学研究成果的延伸应用，另一方面也为本项目的进一步研究做准备。比如，我们认知到脑电和功能核磁共振数据分别具有高的时间分辨率和高的空间分辨率。为此，我们开展了基于功能核磁共振的脑功能性连接和脑网络研究，这为在本项目之后继续进行联合这两种模态神经功能信号的抑郁症研究打下技术基础。