JAMA Psychiatry:抑郁和睡眠问题之间的大脑神经机制

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文献信息：该文章是复旦大学Cheng等人2018年发表于神经疾病期刊JAMA Psychiatry（五年影响因子16.64），该文章的核心问题：找到调节抑郁症状和不良睡眠之间的大脑功能连接。

背景：在大多数国家，一生中患有抑郁症的可能性在8％至12％。临床上，70%的抑郁症患者有睡眠问题；而有睡眠问题的群体，患抑郁症或焦虑症的风险亦显著高于睡眠正常群体。抑郁与不良睡眠质量之间存在显著的相关，调节睡眠质量与抑郁症状之间关系的脑神经环路是怎样的？

被试以及数据处理：

数据选自2017年3月公布的来自华盛顿大学-明尼苏达大学联合的人类脑连接项目（WU-Minn HCP,  N = 1200）的公开数据。本次调查被试并未因其现有症状或抑郁症的诊断而被选中; 但可获得其抑郁感和行为的测量数据，并将其用于分析。

全脑功能网络的构建

在预处理之后，根据图谱将整个大脑灰质分成250个兴趣区域。 然后，通过确定该区域内所有体素信号的平均值，在每个兴趣区域中提取时间序列。 计算每个被试的所有区域血氧水平依赖信号之间的皮尔逊交叉相关性，然后进行z转换，构建全脑功能连接网络（具有31125个边缘的250×250个区域）。

睡眠和抑郁表型

睡眠表型通过HCP被试自我报告的PSQI（pittsburgh sleep quality index）总分评估，包括7个成分分数：主观睡眠质量，睡眠潜伏期，睡眠持续时间，习惯性睡眠效率，睡眠障碍，睡眠药物的使用和白天的功能障碍。抑郁问题的测量通过成人自我报告DSM-IV抑郁相关问题进行计分。

统计分析方法

功能连接与睡眠质量的相关性：对PSQI总分进行线性回归分析（除去14个混合变量），使用network-based statistic（NBS）方法进行大脑网络关联分析。

睡眠质量与抑郁评分的相关性：使用单独的大型数据集（来自UK Biobank，该数据集包括8718名参被试）来测试HCP数据分析的鲁棒性。

实验结果

相关分析与中介模型

图A 睡眠质量与162个脑功能连接的相关(r = 0.181; P = 6.7 × 10−9).

图B 睡眠质量与抑郁得分之间的相关(r = 0.371; P < .001)

图C 抑郁得分与162个脑功能连接的相关(r = 0.133; P = 2.1 × 10−5)

图D 大脑功能连接的中介效应模型

图AB 与睡眠质量相关的大脑功能连接 

图CD 与睡眠质量和抑郁相关的大脑功能连接

NBS修正后发现162个显著的功能连接，其中与睡眠质量得分显著相关的有60个，其中重要的脑区有楔前叶（precuneus）、前扣带皮层（the anterior cingulate cortex），外侧眶额皮层（lateral orbitofrontal cortex），海马（hippocampus）和海马旁皮质（parahippocampal cortex），以及一些运动区（motor areas）。涉及睡眠质量和抑郁问题的大脑功能连接有39个，其中重要的脑区包括楔前叶、前扣带皮层和外侧眶额皮层。

越来越多的证据表明，外侧眶额皮层是与抑郁症相关的关键脑区。该理论认为，在抑郁人群中，由于没有获得预期的奖励（可能导致悲伤和抑郁）而激活的吸引网络的敏感性增加，外侧眶额叶皮质与包括楔前叶在内的许多大脑区域的功能连接性增加。外侧眶额叶皮质是一个关键的脑区，可能成为抑郁症治疗的靶点，此外，重复的经颅磁刺激和外侧眶额叶皮质的抑制可能有助于抑郁症的治疗。

另一个与抑郁和睡眠相关的区域为楔前叶，它与短时工作记忆有关，在抑郁症中楔前叶与前额叶皮层区域的功能连接增加。此外，楔前叶与自我意识以及自传记忆有关。研究者认为抑郁症的低自尊与楔前叶（参与自我表现）和外侧眶额叶皮质之间的功能连接增加有关。

另一个重要的脑区是前扣带回皮层，对于具有抑郁问题或者睡眠质量差的个体，前扣带回皮层的功能连接增强，前扣带回与惩罚和负性情绪刺激激活相关。

睡眠质量差以及具有抑郁问题的人群以上这些脑区间的连接增强可能的解释是，具有抑郁问题的人群长期处于某些负面情绪中，改变大脑的功能连接，进而导致了睡眠质量的下降。

参考文献：

Cheng, W., Rolls, E. T., Ruan, H., & Feng, J. (2018). Functional connectivities in the brain that mediate the association between depressive problems and sleep quality. JAMA Psychiatry, 75(10), 1052–1061.

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