JAMA Psychiatry：经颅直流电刺激背外侧前额叶减少特质焦虑个体对威胁刺激的反应
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摘要：目前，采用经颅直流电刺激(tDCS)调节背外侧前额叶(DLPFC)功能作为一种治疗抑郁症的手段已经进入临床试验阶段。但是，tDCS调节作用背后的机理尚不明确，缺少相应的神经影像证据，特别是对于情绪障碍群体。此外，尽管以往基于动物模型的研究发现前额皮层控制区域的活动增强能抑制杏仁核对威胁刺激的反应强度。然而，前额叶-杏仁核神经回路模型并没有在人类当中得到直接证实。该研究旨在探讨刺激背外侧前额叶是否能减少特质焦虑个体对威胁刺激的反应强度。共18名高焦虑特质女性被试参与到了该研究，实验分为两个阶段，其中一半被试在第一阶段接受真实的tDCS、第二阶段接受伪刺激；而另一半被试则相反。在接受完每阶段刺激后，被试需完成一个注意选择任务，即忽略分心刺激（威胁面孔）并同时接受核磁扫描。结果表明，相比于伪刺激阶段，刺激DLPFC能显著减少双侧杏仁核对威胁刺激的反应强度，同时能增强前额皮层中注意控制相关脑区的活动。在相对应的行为表现中，刺激DLPFC后，个体的正确率也提高了12.2%。该研究结果证明，前额叶皮层可调节杏仁核对威胁刺激的注意捕获。刺激背外侧前额叶可增强注意皮层的控制功能，减少杏仁核对威胁刺激的注意偏向，这一认知神经机制可能是tDCS对情绪障碍有治疗效果的原因。该研究发表在Jama psychiatry杂志。
关键词： 经颅直流电刺激；背外侧前额叶；抑郁症；特质焦虑
方法
1. 被试的选取
个体首先需要在线填写特质焦虑问卷（STAI-T），得分大于45分的被定义为高特质焦虑个体，入选该实验的被试筛查，具体如图1所示。该研究中的被试都为女性：1）为了避免大脑激活程度的性别差异；2）女性群体中的情绪障碍患病率更高。
图1 被试筛查流程
入选之后，被试需要到医院进行临床结构化访谈（DSM-IV）,以排除其它精神疾病和用药史。最后剩余18名女性参与到该实验的正式研究。
2、正式实验
实验分为两个阶段，18名高焦虑特质的女性被试中，一半被试第一阶段接受真实的tDCS、第二阶段接受伪刺激；而另一半被试则相反（双盲实验）。每阶段接受完刺激后被试需完成一个注意选择任务，即忽略分心刺激（威胁面孔）并同时接受核磁扫描。
被试的任务是判断一串字符(6个)中是否有字母N或X。实验任务分为高注意负荷条件：只有一个N或者X，其余5个分别是H, K, M, W, Z与低注意负荷条件:6个全是N或者X。之前有研究表明，杏仁核只有在低注意负荷的情况下才会对威胁刺激有注意偏向，因此本实验重点关注的条件是低注意负荷。
图2 实验流程
tDCS的电极板是5cm x 5cm，阳性电极放置在左背侧前额叶区域而阴性电极则放置在右背侧前额叶区域，如图3所示。在真实tDCS的条件下，被试边休息边接受20分钟2mA的电刺激；在伪刺激的条件下，被试接受30s微弱的直流电刺激，之后停止电击，但仍佩戴电极。
图3 电极安放位置
3.数据采集
全脑功能像由 T2*加权单次激发梯度回波的EPI 序列获得,功能像相关参数如下: TR = 2710 ms,TE = 30 ms, 反转角(flipangle)为 87°, 扫描视野(FOV)=25×25 cm, matrix size = 64×64。
4.数据分析
fMRI的功能磁共振数据处理采用FSL的FEAT工具包（6.0版本）。首先对功能像进行层间时间校正，之后进行头动校正（MCFLIRT）。接着，对功能图像进行线性配准（FLIRT），然后利用线性配准结果再进行非线性配准（FMRIB）将功能像归一化到标准空间。采用P < .05团块校正。在伪刺激条件下，用单样本t检验来考察恐惧大于基线的脑激活情况。然后用配对样本t检验来考察tDCS条件与伪刺激条件间的大脑激活差异（单侧检验）。杏仁核激活的解剖学区域以Harvard-Oxford大脑概率图谱作为参考，每个体素属于杏仁核的概率需大于50%（经过小体积校正）。行为数据在SPSS中使用重复测量方差的方法处理。
5.实验结果
在伪刺激条件下，研究者对比了高低注意负荷条件下，杏仁核对威胁刺激与中性刺激注意的差异。结果与前人的研究保持一致：右侧杏仁核只有在低注意负荷的情况下才会对威胁刺激有注意偏向。结果图4所示。
图4 注意载荷在右侧杏仁核对恐惧刺激反应时的基线效应
研究者对比了在tDCS刺激与伪刺激条件下被试对威胁刺激注意偏向的差异。结果表明，只有在低注意负荷条件下，tDCS显著减少了左、右侧杏仁核对威胁刺激的注意偏向。结果图5所示。
图5 tDCS在双侧杏仁核对恐惧刺激进行反应时的影响
全脑分析结果表明，与杏仁核活动变化相反的是，tDCS显著增强了与注意或注意选择有关的脑区活动，如额叶，颞叶和顶叶区。但这种效应仅存在在低注意负荷条件下。具体如图6所示。
图6 tDCS刺激后,在恐惧条件下所激活的相关脑区
6 实验结论
采用tDCS刺激背外侧前额叶可增强注意皮层的控制功能，并同时减少杏仁核对威胁刺激的注意偏向。
总结
重复经颅磁刺激(rTMS)可通过调节背外侧前额叶（DLPFC）来进一步改善个体对威胁刺激的应对方式，然而通过经颅直流电刺激(tDCS)来干预DLPFC的手段还处于临床研究阶段。本研究可证实这种方法是可行的，相比于rTMS，tDCS的临床治疗具有以下几个优点：1）病人更容易忍受；2）更便宜；3）更容易操作。
原文：Effect of Prefrontal Cortex Stimulation on Regulation of Amygdala Response to Threat in Individuals With Trait Anxiety: A Randomized Clinical Trial
M Ironside, M Browning, TL Ansari, CJ Harvey… - JAMA …, 2019 - jamanetwork.com
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