偶尔使用摇头丸也会伤害大脑！

文章亮点：

1.通过纵向研究探索娱乐性使用苯丙胺类兴奋剂（ATS）与大脑结构及认知功能改变的关系。

2.采用SPM12工具包中优化的皮质分割技术对皮质体积进行分析，更适用于纵向研究方法，能更好的评估个体内大脑结构的变化。

ATS！NO!

苯丙胺，是一类中枢系统兴奋剂，包括安非他明、摇头丸、冰毒等，统称为苯丙胺类兴奋剂（ATS）。人吸食苯丙胺类兴奋剂摇头丸后，大脑会异常兴奋，会随着音乐节拍不由自主地手舞足蹈、疯狂地摇头，音乐节奏越强烈，头晃动得越厉害，感觉越舒服，甚至有摇断脖子的案例，“摇头丸”之名由此而来。

摇头丸的兴奋和致幻作用，能诱导快感、提高自信心，从而受到许多青、少年的追捧，主要盛行于娱乐场所中。据近年来的《世界毒品问题报告》指出，ATS是仅次于大麻的全球第二大滥用毒品。反复多次使用摇头丸可成瘾，并导致神经毒性和机体损害，过量使用会引发急性心脑疾病甚至死亡。成瘾后的人为了不断吸食这种制剂，常常不惜金钱、甚至用犯罪手段获得此类毒品，给自己的身体和整个家庭带来毁灭性的打击。

目前ATS滥用已成为严重的公共卫生问题，亟需有效的医疗手段对成瘾者进行治疗。了解此类药物对神经系统损害的生物学机制有助于发展新型有效的治疗成瘾手段。

图片源自网络

然而，目前此类药物与大脑相关改变之间的神经生物学机制尚不明确，此类问题也引起了科学界的关注。近年来许多动物模型研究发现ATS具有很强的神经毒性^[1-3]；同时针对人的研究也发现长期使用ATS与大脑边缘-纹状体-前额叶回路灰质完整性的缺失以及认知和情感功能的缺陷密切相关^[4-6]。

尽管已知ATS的使用与我们大脑改变相关，但目前的研究多基于横断面的回顾性研究设计，无法得出大脑的改变与长期使用ATS的因果关系。而了解清楚此因果关系对预防ATS滥用及对患者的治疗起着十分重要的作用。因此本研究对使用ATS的被试进行了纵向前瞻性的实验设计，旨在探索大脑改变与ATS使用的潜在因果关系。

方法 Methods

研究在基线时期纳入了42个偶尔非常少量的使用了ATS的被试，研究首先评估了被试基线情况的脑结构、药物使用、认知表现及潜在的混淆因素；在随访12个月后，重新对被试相同的指标进行了评估，最后共有17位被试完成了随访。通过k-means聚类方法依据被试实验期间ATS用量的高低，将17位被试分成了ATS高剂量使用组（HIGH，n=7）和ATS低剂量使用组（LOW，n=10）。

1

运用3.0T的MRI采集了基线及随访期被试大脑的结构数据，并对数据进行了FWHM（10mm）高斯核平滑处理。研究分析了感兴趣区的组间差异和纵向改变，包括大脑皮下核团、内侧前额叶、岛叶、额下回等脑区结构与ATS使用密切相关的区域^[4,7]。随后运用SPM12中经过优化的分割方式和新的纵向配准模块对纵向数据进行了分析；这种纵向配准法结合了刚体配准差分变形及个体内模板水平上的差分强度非均质校正的方法，能够更好地评估个体内大脑结构的变化。

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同时分别运用了Auditiv-Verbaler Lerntest、Lern-und Gedächtnistest、Digit-Span-Backward、Digit symbol test、Stroop task、Trail-making test、Raven standard progressive matrices 等7个测试对被试的口头陈诉记忆、视觉配对联想学习、工作记忆、信息处理、认知干扰处理、思维灵活性及非语言智力进行了评估。

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研究比较了在基线及12个月随访时期大脑结构以及各项认知功能的改变；同时通过独立样本t检验比较了两组间随访前后变化的差异，结果均进行FWE校正，阈值取P<0.05。最后运用相关分析来探究ATS使用与大脑结构及功能改变的关系。

结果 Results

Table1.被试的人口学及药物使用信息

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在12个月的随访期内，LOW组平均使用ATS 1.45个单位（注：一个单位ATS剂量为1g安非他明或一颗摇头丸），HIGH组平均使用ATS 16.6个单位。行为学研究发现，高低剂量组在随访与基线时期的口头陈述记忆能力的变化值具有显著差异，LOW组被试的口头陈述记忆的得分在随访时期有所增高，而HIGH组被试的得分明显降低。结果见下图1：

图1

2

大脑结构分析发现，基底节的壳核体积随访前后*不同剂量组别的交互作用显著，其主要原因是HIGH组壳核体积显著减小，而LOW组壳核的体积未见显著变化。结果见下图2：

图2

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相关性分析发现，实验期间所有被试ATS的用量与壳核体积变化显著相关，即被试实验期间ATS使用量越大，壳核体积在随访时减小越多，提示ATS用量和壳核灰质体积减小间的直接关系。此外，口头陈述性记忆测试中，记住单词数量在随访前后的变化也与壳核体积变化以及ATS用量显著相关，即随访时期记住的单词量越少的被试，壳核灰质体积减小越多，且ATS的用量越大。提示口头陈述记忆能力下降越严重与更多壳核体积减小和更多的ATS使用有关。结果见下图3：

图3

讨论 Disscusion

尽管我们发现LOW组较基线时的壳核体积及认知得分未见显著差异，但LOW组的壳核体积和认知得分均比基线时稍高；这一发现与先前的大样本横向研究的结果一致，即ATS、可卡因及甲基苯丙胺即冰毒使用者较正常人的壳核灰质体积是增加的^[8-9]，这可能是低剂量ATS 对大脑毒性作用的一个代偿性反应。

而HIGH组在语言和工作记忆以及注意力功能方面存在缺陷，这些缺陷与壳核灰质的减少密切相关。此结果对既往报道的兴奋剂滥用者的前额叶和颞叶皮质灰质减少和认知障碍有关的结果^[10] 是一个强有力的补充。由于被试壳核体积的减少发生在兴奋剂成瘾的后期，此结果提示壳核的体积大小可能反映了成瘾者的习惯性强迫行为倾向。而本研究中壳核可能参与认知缺陷的发现也很有趣。大量证据表明，帕金森病的工作记忆和注意力等认知功能的损害，可能的原因有背侧纹状体（包含壳核）的多巴胺依赖性减少所致^[11]。虽然此类认知缺陷通常与尾状核受累有关，但最近的一项研究也支持认知和注意障碍与壳核体积减少相关^[12] 。由此可见，壳核可能是兴奋剂滥用对大脑影响的早期靶点。

希望将来有更大样本的纵向研究验证本文的研究结果，并尽可能的持续追踪这些病人的大脑变化，尤其是毒品戒断时期的情况。

 • 作者简介

电子科技大学的Keith Kendrick教授和德国科隆大学的Joerg Daumann教授为本文的共同第一作者，电子科技大学的Benjamin Becker教授为本文的通讯作者。

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资料来源 | 精神影像学期刊编辑部

文 | 包伟杰

编辑 | 任美佳

责编 | 蒋苹