研究人员通过逆转以错误方式传播的大脑信号来治疗抑郁症

施加在头皮上以刺激大脑的强大磁脉冲可以为许多标准治疗失败的严重抑郁症患者带来快速缓解。然而，众所周知，经颅磁刺激如何改变大脑以消散抑郁症一直是一个谜。现在，由斯坦福医学科学家领导的研究发现，这种治疗方法通过逆转异常大脑信号的方向起作用。

研究结果还表明，大脑关键区域之间的神经活动反向流可以用作帮助诊断抑郁症的生物标志物。

“主要的假设是TMS可以改变大脑中神经活动的流动，”精神病学和行为科学博士后Anish Mitra博士说。“但说实话，我很怀疑。我想测试一下。

米特拉只有工具可以做到这一点。作为圣路易斯华盛顿大学的研究生，在医学博士Mark Raichle的实验室中，他开发了一种数学工具来分析功能性磁共振成像(fMRI)，通常用于定位大脑中的活动区域。新的分析利用不同区域激活之间的微小时间差异来揭示该活动的方向。

在15月10日发表在《美国国家科学院院刊》上的这项新研究中，Mitra和Raichle与精神病学和行为科学副教授Nolan Williams博士合作，他的团队已经推进了磁刺激的使用，根据每个患者的大脑解剖结构进行个性化，以治疗严重的抑郁症。FDA批准的治疗，被称为斯坦福神经调控疗法，结合了先进的成像技术，以高剂量的磁脉冲模式指导刺激，这些模式可以改变与重度抑郁症相关的大脑活动。与传统的TMS相比，传统的TMS需要在数周或数月内每天进行一次治疗，而SNT则以每天<>次的加速时间线工作，为期仅<>天。

“这是一个完美的测试，看看TMS是否有能力改变信号流过大脑的方式，”该研究的第一作者Mitra说。“如果这不行，什么都不会。”

时间决定一切

研究人员招募了33名被诊断患有难治性重度抑郁症的患者。10例接受了SNT治疗，85例接受了模拟SNT但没有磁刺激的假治疗。他们将这些患者的数据与<>名没有抑郁症的健康对照组的数据进行了比较。

当他们分析整个大脑的fMRI数据时，有一个连接很突出。在正常的大脑中，前岛叶是一个整合身体感觉的区域，向控制情绪的区域，即前扣带皮层发送信号。

“你可以把它想象成前扣带皮层接收有关身体的信息 - 如心率或温度 - 然后根据所有这些信号决定如何感觉，”Mitra说。

然而，在四分之三的抑郁症参与者中，典型的活动流被逆转了：前扣带皮层向前岛叶发送信号。抑郁越严重，信号传播错误的比例就越高。

“我们看到的是，谁是关系中的发送者和谁是接收者似乎对某人是否抑郁非常重要，”米特拉说。

“这几乎就像你已经决定了你将要是什么感觉，然后你感觉到的一切都被过滤掉了，”他说。“情绪已经变得主要了。”

“这与许多精神科医生看待抑郁症的方式一致，”他补充说。“即使是对病人来说通常很快乐的事情，也会突然不给他们带来任何快乐。

当抑郁症患者接受SNT治疗时，神经活动的流动在一周内转移到正常方向，恰逢他们的抑郁症解除。

那些患有最严重抑郁症和最误导的大脑信号的人最有可能从治疗中受益。

“我们能够消除时空异常，使人们的大脑看起来像正常，健康的对照组，”威廉姆斯说。

抑郁症的生物标志物

治疗抑郁症的一个挑战是缺乏对其生物学机制的洞察力。如果患者发烧，有各种测试(例如细菌或病毒感染)可以确定适当的治疗方法。但对于抑郁症患者，没有类似的测试。

“这是精神病学中第一次生物学中的这种特殊变化 - 这两个大脑区域之间的信号流 - 预测临床症状的变化，”威廉姆斯说。

威廉姆斯说，并非每个抑郁症患者都有这种异常的神经活动流动，在不太严重的抑郁症病例中可能很少见，但它可以作为对这种疾病进行分类治疗的重要生物标志物。“允许用SNT精确治疗的功能磁共振成像数据既可以用作抑郁症的生物标志物，也可以用作治疗其根本原因的个性化靶向方法，”他说。

“当我们得到一个患有严重抑郁症的人时，我们可以寻找这种生物标志物来决定他们对SNT治疗反应良好的可能性，”Mitra说。

“像抑郁症这样的行为状况很难用成像捕捉，因为与明显的脑损伤不同，它们处理大脑各个部分之间微妙的关系，”研究大脑成像四十多年的Raichle说。“令人难以置信的是，这项技术现在正在接近我们试图理解的问题的复杂性。

研究人员计划在更大的患者群体中复制这项研究。他们还希望其他人能够采用他们的分析技术来发现更多隐藏在fMRI数据中的大脑活动方向的线索。“只要你有良好的干净fMRI数据，你就可以研究信号的这种特性，”Mitra说。

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