由斯坦福大学医学院领导的研究小组发现，用于治疗严重抑郁症的经颅磁刺激(TMS)通过逆转异常的大脑信号起作用。该研究还揭示了诊断抑郁症的潜在生物标志物——大脑关键区域之间神经活动的反向流动。

在颅骨上施加强大的磁脉冲来刺激大脑，可以迅速缓解许多传统治疗无效的严重抑郁症患者的症状。

然而，经颅磁刺激疗法——这种疗法的名称——如何缓解抑郁症仍然是个谜。现在，由斯坦福大学医学院的科学家领导的一项新研究表明，这种疗法通过逆转异常大脑信号的方向来发挥作用。

研究结果还表明，大脑关键区域之间的反向神经活动流可以作为一种生物标志物来帮助诊断抑郁症。

精神病学和行为科学博士后、医学博士Anish Mitra说:“主要的假设是颅磁刺激可以改变大脑中的神经活动。”“但说实话，我很怀疑。我想测试一下。”

米特拉正好有这个工具。作为圣路易斯华盛顿大学的一名研究生，他在医学博士Mark Raichle的实验室里开发了一种数学工具来分析功能性磁共振成像(fMRI)——通常用于定位大脑的活动区域。新的分析利用不同区域激活时间的微小差异来揭示活动的方向。

在最近发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的这项新研究中，Mitra和Raichle与精神病学和行为科学副教授诺兰·威廉姆斯(Nolan Williams)医学博士合作，后者的团队已经推进了磁刺激的使用，根据每位患者的大脑解剖结构进行个性化治疗，以治疗重度抑郁症。

这种被称为斯坦福神经调节疗法(Stanford Neuromodulation Therapy)的疗法获得了fda的批准，它结合了先进的成像技术，用高剂量的磁脉冲模式引导刺激，可以改变与重度抑郁症相关的大脑活动。传统的经颅磁刺激需要每天进行几周或几个月的治疗，与之相比，SNT的工作时间更短，每天10次，持续5天。

该研究的主要作者米特拉说:“这是一个完美的测试，可以看看经颅磁刺激是否有能力改变信号在大脑中流动的方式。”“如果这都不行，那就没有别的办法了。”

Raichle和Williams是这项研究的资深作者。

时机决定一切

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。23人接受SNT治疗，10人接受模拟SNT但没有磁刺激的假治疗。他们将这些患者的数据与85名没有抑郁症的健康对照者的数据进行了比较。

当他们分析整个大脑的功能磁共振成像数据时，有一个联系很突出。在正常的大脑中，整合身体感觉的前岛向控制情绪的前扣带皮层发送信号。

米特拉说:“你可以把它想象成前扣带皮层接收有关身体的信息，比如心率或体温，然后根据所有这些信号决定如何感受。”

然而，在四分之三的抑郁症患者中，典型的活动流是相反的:前扣带皮层向前岛发送信号。抑郁症越严重，传递错误信号的比例就越高。

米特拉说:“我们发现，在一段关系中，谁是发送者，谁是接收者，似乎对一个人是否抑郁真的很重要。”

“就好像你已经决定了自己的感受，然后你感觉到的一切都被过滤掉了，”他说。“情绪已经成为主要因素。”

“这与许多精神病学家对抑郁症的看法是一致的，”他补充说。“即使是对病人来说非常快乐的事情，突然间也不能给他们带来任何快乐。”

改变流程

当抑郁症患者接受SNT治疗时，神经活动的流动在一周内转向正常方向，与他们的抑郁症解除相一致。

那些抑郁症最严重的人——以及最容易被误导的大脑信号——最有可能从治疗中受益。

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

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了解。如果病人发烧，有各种各样的测试——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。

威廉姆斯说:“这是精神病学第一次发现生物学上的这种特殊变化——这两个大脑区域之间的信号流动——预测了临床症状的变化。”

威廉姆斯说，并不是每个抑郁症患者都有这种异常的神经活动，在不太严重的抑郁症病例中可能很少见，但它可以作为一种重要的生物标志物，用于治疗这种疾病。他说:“功能磁共振成像数据允许SNT进行精确治疗，既可以作为抑郁症的生物标志物，也可以作为个性化靶向治疗其潜在原因的方法。”

米特拉说:“当我们找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治疗有多大的反应。”

“像抑郁症这样的行为状况很难用成像来捕捉，因为与明显的脑损伤不同，它们处理的是大脑各部分之间微妙的关系，”研究脑成像40多年的雷切尔说。“这项技术正在接近我们试图理解的问题的复杂性，这是令人难以置信的前景。”

研究人员计划在更大的患者群体中重复这项研究。他们还希望其他人能采用他们的分析技术，发现隐藏在功能磁共振成像数据中的更多关于大脑活动方向的线索。米特拉说:“只要你有清晰的功能磁共振成像数据，你就可以研究信号的这种特性。”

参考文献:“靶向神经刺激逆转治疗难治性抑郁症的时空生物标志物”，作者:Anish Mitra, Marcus E. Raichle, Andrew D. Geoly, Ian H. Kratter和Nolan R. Williams, 2023年5月15日，《美国国家科学院院刊》。DOI: 10.1073 / pnas.2218958120

该研究由脑与行为研究基金会青年研究者奖、NIMH创新新科学家生物行为研究奖、Charles R. Schwab、David and Amanda Chao基金II、Amy Roth博士基金、神经调节研究基金、雷曼家族、Still慈善信托基金、Marshall and Dee Ann Payne基金、Gordie Brookstone基金、Mellam家族基金会和Baszucki脑研究基金资助。