双相I型情感障碍岛叶参与的情感认知环路的脑成像研究

Bipolar disorder(BD) is a common psychiatric illness characterized by alternating depressive and manic phases intersparsed with a varing inter-episodic interval (the euthymia phase).The different phases(including depression, mania, and euthymia) had difficulties in obtaining robust neuroimaging markers for BD. In our previous studies, BD depression had abnormality in insula participated emotional cognition circuits. We hypothesized that the insular subregion or insular subregion related network may be a state marker for different episodes of BD. In the current study, we aimed to investigate each BD patient when he/her is at each clinical phase, unaffected sibling, and healthy subjects. We used structural magnetic resonance imaging(MRI) to observe gray matter density or volume changes; used functional MRI to observe fluctuations of resting-state blood oxygen level-dependent (BOLD) signals; used diffusion tensor imaging (DTI) to observe intact white matter fiber tracts. We then performed insular subregion functional connectivity analysis based on the whole brain results. At the same time, we observed the treatment outcomes for BD patients and mental illness transformation for unaffected siblings. The state marker within insular participated cortico-limbic circuits for different episode phases with BD and neuroimaging marker for early warning may provide reliable basis on discovering early identification, early diagnosis, progress monitoring, and treatment evaluation.

双相障碍（bipolar disorder, BD）是一种以躁狂或抑郁反复发作为临床特征的疾病，不同的临床期（抑郁期、躁狂期和稳定期）的脑影像研究尚未获得可靠稳定的神经影像标志。我们前期研究发现，BD抑郁期患者存在岛叶参与的情感-认知环路的异常，故提出岛叶不同亚区或不同亚区参与的脑网络可作为BD不同临床期的状态指标。本研究拟收集同一BD患者不同临床期、未患病同胞以及健康对照的多模态磁共振数据进行研究，即用结构磁共振成像观察皮质密度或厚度改变，用静息态功能磁共振成像观察血液氧合水平的动态变化，用弥散张量成像观察白质纤维束的完整性，在全脑分析的基础上，进一步进行岛叶各个亚区与全脑的功能连接分析；同时随访患者的治疗转归和未患病同胞的精神病转化。旨在探索BD不同临床期患者在岛叶参与的皮层-边缘环路中的状态指标以及早期预警的神经影像标志，从而为BD早期识别、早期诊断、进展检测和治疗评估提供参考依据。

各种证据表明，双相情感障碍（bipolar disorder, BD）和抑郁症为异质性很强的疾病，可以细分为不同的临床亚型。本项目运用多模态磁共振技术，全面分析BD和抑郁症不同临床期结构磁共振、静息态功能磁共振和弥散张量成像的特征，并进行岛叶各个亚区与全脑的功能连接分析。研究的主要发现有：⑴BD抑郁期和健康对照之间存在岛叶亚区体积的异常，主要表现为BD抑郁期患者右侧后岛叶、左前岛叶腹侧灰质体积减少，左前岛叶背侧灰质体积增加；锂盐治疗的BD患者和健康对照与无锂盐治疗的BD患者相比，右侧前扣带和右侧额中回低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）和低频振幅积分（fractional amplitude of low-frequency fluctuation，fALFF)降低，右侧颞中回ALFF值与抑郁发作次数相关。⑵前岛叶背侧可能是抑郁症抑郁期的状态指标，主要表现为焦虑型抑郁症与缓解期抑郁症和健康对照相比，右前岛叶背侧ALFF和fALFF增高，右前岛叶背侧ALFF值与焦虑严重程度呈正相关；抑郁症伴失眠与抑郁症不伴失眠和健康对照相比，右前岛叶ALFF增加。⑶默认网络参与抑郁症复发的病理生理过程，楔前叶作为默认网络的关键脑区，其fALFF与抑郁发作次数及疾病持续时间呈负相关。⑷经耳甲表皮迷走神经刺激（transcutaneous auricular vagus nerve stimulation，taVNS）通过调节情感和奖赏环路治疗抑郁症。⑸右侧岛叶后部与左侧中央后回功能链接与执行功能有关；额叶纹状体环路与失眠严重程度有关。(6)BD缓解期患者突显网络与背外侧前额叶、前扣带背侧功能连接改变。以上发现有助于我们深入了解岛叶不同亚区及功能连接在心境障碍不同临床期的差异，为深入研究BD、抑郁症和睡眠之间的病变机制提供新的线索。