重度抑郁症患者情绪面部处理的多模态脑电图研究

抑郁症患者的情绪脸加工神经机制及功能连接预测焦虑研究，通过128通道EEG记录情绪点探测任务，结合事件相关电位、功能连接和eLORETA源定位分析，发现MDD组P100波幅和潜伏期较对照组异常，情绪激活呈现脑区特异性差异，左中颞叶激活减弱，右前额叶过度激活，早期窗口功能连接预测焦虑分型更准确。

张燕|王迪新|朱丽娴|曹子萌|郑玉珂|王岚|安翠霞

河北医科大学第一医院精神病学系，河北医科大学心理健康中心，河北医科大学心理健康研究所，中国河北省石家庄市050031

摘要

重度抑郁症（MDD）的特征是情绪处理异常。这项多模态脑电图（EEG）研究结合了事件相关电位（event-related potentials）、功能连接性分析（functional connectivity analysis）和源定位（source localization）技术，以探讨情绪面部处理的神经机制，识别神经调节靶点，并评估功能连接性是否能预测MDD患者的焦虑程度。33名参与者（16名MDD患者，17名对照组）在128通道EEG记录过程中完成了包含快乐-中性及悲伤-中性面部配对的情绪点探测任务。分析内容包括时间成分、功能连接性、eLORETA源定位，以及将空间协方差矩阵与焦虑评分关联的回归模型。对照组在P100波段的幅度和潜伏期上均大于MDD患者。正交包络相关性分析显示，两组在情绪面部处理过程中的功能连接性存在显著差异：对照组在快乐情境下左中颞回（Left Middle Temporal Gyrus）激活更强，而MDD患者在悲伤情境下左上额回（Left Superior Frontal Gyrus）激活过度。早期窗口的功能连接性能最佳预测快乐情境下的焦虑水平，而中期窗口的功能连接性则能预测悲伤情境下的焦虑水平。功能连接性模式可能作为焦虑性抑郁症的生物标志物，左中颞回和左上额回是潜在的神经调节靶点。

引言

重度抑郁症（MDD）是全球疾病负担的主要来源之一，其临床诊断主要依赖于主观症状评估，这凸显了客观生物标志物的迫切需求[1]、[2]、[3]。MDD的病理生理学特征包括情绪调节功能障碍和大脑区域的异常激活，表现为快感缺失以及对负面信息的持续沉思[4]、[5]、[6]、[7]、[8]。阐明MDD中情绪失调的神经回路有助于我们更深入地理解该疾病机制，并为基于电生理原理的客观诊断标志物和神经调节疗法提供可能性。

关于事件相关电位的研究表明，MDD患者在情绪处理方面存在缺陷，尤其是在早期感知阶段（P100波段）和后期认知评估阶段（P300波段）[9]。然而，传统的ERP分析提供的关于异常神经源的空间信息有限[10]。源定位技术（如eLORETA）通过数学方法反演头皮记录来估计神经活动的皮层来源，从而确定潜在的干预靶点[11]。MDD的病理机制可能涉及不同脑区之间的异常功能耦合，而不仅仅是特定脑区的功能障碍[12]。研究表明，与健康个体相比，未经治疗的抑郁症患者在情绪面部任务中表现出不一致的反应模式（杏仁核或眶额皮层既没有普遍的增强也没有减弱）。患者与健康个体之间的差异主要体现在两个方面：首先，感知关联皮层的激活减弱；其次，杏仁核激活的变异性增加。这种高度的个体差异表明，抑郁症患者的杏仁核功能并不遵循统一的“高/低”模式[13]、[14]，可能会受到共病和症状严重程度等因素的影响。鉴于脑区之间的高度异质性，仅依赖局部脑活动可能不足以揭示疾病的本质。鉴于大脑的分布式网络结构，研究开始探索图论方法来识别用于诊断重度抑郁症的“小世界”网络参数[15]。因此，基于连接性的分析可以揭示网络层面的生物标志物。

本研究对MDD患者在情绪面部处理过程中的EEG表现进行了全面分析，涵盖了ERP成分、源定位和功能连接性。鉴于MDD患者中焦虑症状的高发率，我们使用了MODMA数据集[16]来识别焦虑性抑郁症的潜在生物标志物，旨在揭示其潜在的神经机制，从而实现更精确的诊断和亚型划分。研究首先采用源定位技术绘制了抑郁患者脑功能异常的空间分布图，确定了非侵入性神经调节的潜在靶点；随后进一步筛选了与MDD焦虑症状相关的功能连接性标志物。

部分内容摘录

参与者

研究样本包括从兰州大学第二医院住院和门诊服务中招募的MDD患者，以及健康对照组（HC）。临床诊断由合格的精神科医生根据DSM-IV标准进行确认。研究方案已获得机构伦理委员会的批准，所有参与者均签署了书面知情同意书。

人口统计和自我报告测量

MDD组的中位年龄为28.000岁（IQR = 21.750-42.000岁），HC组的中位年龄为27.000岁（IQR = 22.500-37.500岁）。MDD组和HC组在年龄（P = 0.783）和性别分布（P = 0.226）方面没有统计学上的显著差异，说明两组匹配良好。MDD组的童年创伤暴露程度较高（CTQ-SF：Mdn = 49.500，IQR = 41.500-58.750），而HC组为41.000岁（IQR = 38.500-45.000；U = 63，P = 0.002）。

讨论

我们在早期视觉感知处理过程中发现了组间显著差异，健康对照组在PO8点的P100幅度明显大于MDD患者。这一结果与现有文献[17]一致，表明抑郁症患者的基本视觉感知神经反应减弱。值得注意的是，尽管健康对照组在P100幅度上更大，但其潜伏期更长——这一现象在先前研究中也有报道[8]。

局限性

需要承认几个局限性。首先，样本量相对较小，限制了研究的统计功效和普遍性。因此，目前的研究应被视为初步的探索性研究。在更大样本量中进行独立验证对于确认这些观察结果及其可靠性至关重要。

其次，基于EEG的源定位技术（eLORETA）的空间分辨率有限[11]，不如fMRI。

结论

本研究系统地探讨了MDD患者情绪面部处理异常的神经机制。在观看快乐面孔时，MDD患者的左中颞回（MTG）活动减弱，而悲伤面孔则导致前额叶过度激活——这两个区域都是未来神经调节的潜在靶点。基于功能连接的预测模型显示，快乐和悲伤情绪依赖于不同阶段的脑网络协作，这些网络协作中的连接性减弱

伦理声明

所有参与者在实验前均签署了书面知情同意书。研究设计和同意书获得了兰州大学第二医院生物医学研究伦理委员会的批准，符合世界医学协会的伦理原则（赫尔辛基宣言）。原始研究的所有参与者在数据收集前均提供了书面知情同意。

作者贡献声明

王岚：监督、研究设计、资金获取。安翠霞：监督、资源协调、研究设计、资金获取、概念构思。王迪新：撰写与编辑、数据可视化、软件使用、方法学设计、数据分析、概念构思。朱丽娴：数据可视化、方法学设计。曹子萌：监督、概念构思。郑玉珂：监督、概念构思。张燕：撰写与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、数据分析。

利益冲突声明

作者声明本研究未涉及任何可能构成利益冲突的商业或财务关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划[编号2023YFC2506201]、河北省政府资助的临床医学优秀人才培训项目[编号ZF2025052]、京津冀基础研究合作专项[编号H2023206925]以及河北省科技计划[编号SG2021189]的支持。同时，我们感谢MODMA联盟提供用于本研究的EEG数据集的开放访问权限。