Cereb Cortex | 彭子文/陈琦课题组揭示强迫行为习得的多模态神经影像特征

重 要 说 明

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王思珍

撰文︱许川勇，彭子文，陈琦

责编︱王思珍

人类行为习得需要目标导向与习惯行为学习系统的参与、协作，目标导向是有计划、前瞻性的，比如今晚做个新菜，习惯是自动化、回溯性的，比如做个经常做的菜）。已有动物、脑损伤、神经影像研究表明目标导向行为学习系统（goal-directed behaviour learning system）主要与背内侧纹状体/尾状核（caudate）、眶额叶（orbitofrontal cortex，OFC）等脑区的活动有关；习惯行为学习系统（habitual behaviour learning system）主 要与背外侧纹状体/壳核（putamen）、辅助运动区（supplementary motor cortex，SMA）等有关[1]。一旦这两个系统协作出现异常而失平衡，将可能导致一系列病理性行为如强迫、刻板重复的行为的产生，与强迫症的病理机制密切相关[2]。

强迫症（obsessive-compulsive disorder，OCD）的高发病率（2-3%）与致残性特点，严重影响患者生活、工作，引起社会的关注。然而其病理机制尚不十分清晰。由于OCD患者行为重复、刻板的特点，研究者们逐渐将其行为视为一种过度习惯化行为，与目标导向—习惯行为学习双系统间的失平衡有关[3]。尽管以往多数功能磁共振成像研究发现OCD患者的双系统失衡主要表现为目标导向系统的缺损，但并未直接探究双系统间的关系，且忽略了同时看待双系统的大脑功能、结构的变化。此外，压力（stress）作为强迫症状的一个重要激发因素，能够影响患者在行为学习过程中对目标导向或习惯系统的依赖，及相应大脑区域功能的激活[4,5]，有必要进一步在脑结构层面探究压力的影响。

针对这些问题，华南师范大学心理学院的彭子文课题组近日在Cerebral Cortex杂志上发表了题为“Imbalance in Functional and Structural Connectivity Underlying Goal-directed and Habitual Learning Systems in Obsessive Compulsive Disorder”的文章，阐述了强迫症患者强迫行为习得有关的目标导向-习惯行为学习系统异常特征，发现OCD患者目标导向系统内、目标导向-习惯系统间的脑功能、结构连接存在异常，并与促肾上腺皮质激素相互作用影响患者的症状表现。彭子文副教授、陈琦教授为本文共同通讯作者，已毕业硕士研究生许川勇（深圳市妇幼保健院，儿童心理与康复科）、深圳市康宁医院精神影像中心主任侯刚强为论文共同第一作者。

以往研究者认为OCD患者强迫行为习得与目标导向-习惯系统失平衡有关，主要表现为目标导向系统的损伤[2]。而后续有研究者认为以往研究较为孤立地看待双系统的变化，进一步提出双系统的相互作用需要被进一步考虑[6]。本文作者在此基础上，进一步假设双系统的失衡不仅涉及目标导向系统的缺损，还与目标导向-习惯系统间的相互作用异常有关。以强迫症患者与健康对照被试为研究对象，采集被试的静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）、T1结构像、弥散张量成像（DTI）多模态数据。并从患者血液标本中提取出促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）作为患者压力水平指标。分析过程中，以前人文献中常报道的目标导向、习惯行为学习相关脑区作为兴趣区，构建目标导向系统/子网络内、习惯系统/子网络内、目标导向与习惯系统间的功能与白质结构连接，进行组间比较 （图1）。随后进一步分析脑网络连接变化与患者强迫症状、ACTH间的相互关系。

图1 数据分析流程图

（图源：Xu et al., Cereb Cortex, 2021）

结果发现：（1）在网络连边水平上，OCD患者在功能与结构两个层面，均主要表现为目标导向-习惯子网络间、目标导向子网络内的连接相比健康对照组低。（2）网络整体水平上，OCD患者目标导向-习惯子网络间的平均功能连接强度相比对照组降低，患者目标导向子网络内的平均结构连接强度降低。（3）在功能-结构耦合程度上，OCD患者目标导向子网络内的耦合系数相比对照组降低。这部分结果共同说明OCD双系统失平衡，不只涉及目标导向系统内的功能、结构连接缺损，目标导向-习惯系统间的功能与结构连接也存在异常；异常连边主要涉及OFC、dmPFC、IFG、vlPFC、SMA等脑区 （图2）。

图2 网络连接强度分析结果

（图源：Xu et al., Cereb Cortex, 2021）

作者进一步分析脑网络连接与症状、压力激素间的关系发现：（1）OCD患者的功能网络连接强度与强迫思维症状呈正性关系，其中习惯子网络权重最大；而白质结构网络与强迫行为症状呈正性关系，其中目标导向子网络权重最大。（2）OCD患者ACTH水平能够显著调节目标导向子网络的结构连接强度与强迫行为间的关系，且该关系的方向在高、低ACTH患者中相反。因此，研究者推测，目标导向系统对OCD患者症状的保护作用（连接越强，症状越轻），可能在高压力水平下被破坏（图3）。

图3 ACTH调节网络连接强度与症状间关系模型图

（图源：Xu et al., Cereb Cortex, 2021; Wemm & Sinha, Neurobiol Stress, 2019[7]）

文章结论与讨论，启发与展望

该研究首次较系统探讨了强迫症（OCD）患者双学习系统相关的多模态神经影像特征，及其与强迫行为症状水平、压力水平的关系。也是对前人关于OCD患者强迫行为习得机制研究的进一步深化。

首先在理论层面：（1）以往研究多关注OCD患者的双系统失衡的结果，相对孤立地看待患者各行为学习系统的特异性变化。本研究进一步考察双系统间的功能、结构连接变化，发现系统间连接的异常也可能是OCD患者强迫行为习得的神经机制的一个重要方面，丰富了以往强迫行为习得机制的理论研究。（2）本研究通过进一步分析OCD患者的两大核心症状特点：强迫思维、强迫行为与双系统功能、结构连接的关系，一定程度上为强迫症的习惯行为模型[3]提供了实证证据。（3）由于压力因素常被认为是强迫症症状的一个激化因素，但压力在其中的具体作用机制尚不清楚，本研究通过将压力作为强迫症状与OCD患者脑网络连接关系的调节因素，是对压力影响强迫症症状的作用机制的一个初步探索。

其次在实践层面，随着认知神经科学、医学影像技术的发展，基于神经影像来帮助精准诊断精神类疾病变得可能。如何寻找OCD患者的特异性神经影像标记来帮助强迫症的临床诊断，是一大亟需解决问题。本研究结合OCD患者的症状特点（行为层面）、多模态神经影像技术（神经层面）、压力相关的生理指标（生物化学层面）进行分析，将强迫症有关的多层面因素进行关联，为未来临床应用研究提供了新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1093/cercor/bhab441

华南师范大学心理学院彭子文副教授与陈琦教授为本文共同通讯作者，深圳市妇幼保健院儿童心理与康复科科研人员许川勇、深圳市康宁医院精神影像中心主任侯刚强为论文共同第一作者。该研究受国家自然科学基金面上项目、广州市科学技术项目等基金支持。

本文通讯作者：彭子文

（照片提供自：彭子文课题组）

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1. Balleine BW, O’Doherty JP. Human and Rodent Homologies in Action Control: Corticostriatal Determinants of Goal-Directed and Habitual Action. Neuropsychopharmacology. 2010;35:48–69.

2. Gillan CM, Robbins TW. Goal-directed learning and obsessive–compulsive disorder. Philos Trans R Soc B Biol Sci. 2014;369:315–318.

3. Gillan CM, Robbins TW, Sahakian BJ, van den Heuvel OA, van Wingen G. The role of habit in compulsivity. Eur Neuropsychopharmacol. 2016;26:828–840.

4. van der Straten A, van Leeuwen W, Denys D, van Marle H, van Wingen G. The effect of distress on the balance between goal-directed and habit networks in obsessive-compulsive disorder. Transl Psychiatry. 2020;10:73.

5. Schwabe L, Wolf OT. Stress-induced modulation of instrumental behavior: From goal-directed to habitual control of action. Behav Brain Res. 2011;219:321–328.

6. Gruner P, Anticevic A, Lee D, Pittenger C. Arbitration between Action Strategies in Obsessive-Compulsive Disorder. Neurosci. 2016;22:188–198.

7. Wemm SE, Sinha R. Drug-induced stress responses and addiction risk and relapse. Neurobiol Stress. 2019;10:100148.

制版︱王思珍

本文完