抑郁症又被称为重性抑郁症(Major depressive disorder,MDD),具有较高的发病率和死亡率。据世界卫生组织(World Health Organization 2014)报道,抑郁症目前已经成为全世界排位第三的致残原因,在所有非致死性的健康威胁原因中,抑郁症占到所有生命调整寿命年损失的12%,对抑郁症的治疗不及时,严重影响患者的生活质量,同时给患者的家庭和社会带来沉重的负担,其防治问题已经成为当前重大的公共卫生问题之一。情感调控过程相关的心理机制失调被认为是抑郁症的核心病理机制。其中包括对负性情感刺激的感知性偏倚、对情感刺激的再评估和调控机制异常、以及奖赏性心理机制失调。既往研究发现,大脑中的情感调控系统与情感活动紧密相关。杏仁核、脑岛、海马等边缘皮层,以及皮层下的纹状体,与情绪加工和情感体验密切相关,是位于情感调控通路上的低阶结构;而前额叶能对情感过程产生认知性调控,是情感调控通路上的高阶结构。该神经系统的功能异常,被广泛的认为与抑郁症的情感调控机制失效有关。神经影像学研究技术的发展,特别是功能磁共振技术的发展,为研究抑郁症的大脑病理改变提供了有效的途径。本文旨在聚焦于抑郁症的“情感调控的神经系统”,采用静息态功能磁共振的研究方法,探索抑郁症与抑郁相关状态的神经病理学改变,刻画静息状态下情感神经调控系统自发的功能活动特点和功能连接模式,探索抑郁症情感调控系统相关的神经生物学标记,为抑郁症的早期识别提供参考。主要研究内容包括以下四个方面:1.抑郁症的病理变化可能分布于情感调控神经环路。首先,我们选取情感调控系统的关键区域,探讨由前额叶皮质-边缘皮质-皮层下核团构成的情感调控系统的功能连接异常与抑郁症最核心的临床特征-正性情感减少和负性情感增多之间的关系。结果表明降低的功能连接主要位于前额叶-边缘系统,其中右侧海马后部与左侧背外侧前额叶功能连接降低与负性情感增加有关;显著升高的功能连接主要位于前额叶-皮层下系统,其中左侧腹侧纹状体与背外侧前额叶的功能连接增加与正性情感的减少有关。本研究结果从功能连接角度进一步证实抑郁症情感调控系统病理损害的存在,具体表现为前额叶整合能力受损,以及对边缘系统和纹状体的调节机制失效,为抑郁症的病理神经机制提供了生物学标记物。2.其次,抑郁症是一种高度异质性的疾病,其异质性体现在与人格特质相关的素质特征,以及与临床症状相关的状态特征,它们都可能牵涉到大脑情感调控系统的功能异常。因此,本研究结合成对空间聚类(SPC)和基于网络的分析方法(NBS),从体素水平到连接水平,进而到网络水平进一步深入探索抑郁症情感调控系统的神经病理学变化;首先找出功能连接异常的子网络,并在此基础上采用支持向量回归(SVR)的方法构建预测模型,以此来预测与抑郁相关的素质特征和状态特征。本研究结果显示,抑郁症情感调控系统内部的功能连接异常涉及多个子网络,包括前额叶-边缘系统,前额叶-纹状体系统以及边缘皮层内部。并且,前额叶/前扣带回与杏仁核/海马构成的异常连接子网络可以预测抑郁症的愉快感缺失症状;左右两侧杏仁核/海马之间连接异常的子网络能够预测抑郁症的悲伤情感人格因子。该结果提示情感神经调控系统的功能异常,可能对应了抑郁症不同的病理维度,为抑郁症的病理机制研究提供新的思路。3.然后,临床上根据对药物治疗的反映,抑郁症可以被划分为不同的亚型,两者在大脑的功能连接方面也可能存在差异性的病理损害。针对不同亚型的抑郁症的功能连接异常,我们构建大尺度脑网络,采用基于网络的分析方法(NBS),探索不同频段下难治性抑郁症和非难治性抑郁症的脑功能网络异常。研究发现两种抑郁症亚型表现出频率特异性的功能网络异常模式。其中在slow-5频段,非难治性抑郁症的异常功能子网络主要在额-顶的自上而下的认知控制网络,而难治性抑郁症的功能网络异常更加广泛和复杂,它所影响的神经环路不仅局限于情感网络的异常,同时涉及到其它网络,如突显网络、听觉网络、视觉网络和语言处理皮层。在slow-4频段,非难治性抑郁症未发现有明显功能异常网络,而难治性抑郁症的功能异常子网络也与slow-5频段不完全重叠。本研究发现,非难治性与难治性抑郁症的功能连接异常均具有频率特异性,且两种亚型的抑郁症的病理生理基础存在差异。这些发现有助于两种类型抑郁症的鉴别,为早期预测治疗反应提供帮助。4.最后,处于抑郁发作期的抑郁症和双相障碍症状表现相似,临床上鉴别诊断存在困难,缺乏能够用于区分两种抑郁亚型(单相抑郁和双相抑郁)的稳定可靠的生物学标记物。因此,本项研究针对单相抑郁和双相抑郁的纹状体的脑血流和功能连接异常,组合动脉自旋标记成像技术和静息态功能磁共振数据技术,探索处于抑郁发作期的抑郁症和双相情感障碍的不同神经病理机制。我们的结果表明,抑郁症和双相障碍患者的纹状体均表现出升高的脑血流量,且两组患者均存在纹状体和背外侧前额叶的功能连接增强,这可能是与抑郁发作相关的状态指标。但仅双相情感障碍出现纹状体和楔前叶/楔叶的功能连接增加。纹状体功能活动异常以及功能连接异常在抑郁症和双相情感障碍中,表现出既有相似性又有差异性的特点。该病理特征是有助于鉴别双相障碍的潜在生物学标记。