磁共振成像在青少年非自殺性自傷行為中的研究進(jìn)展

游欣睿， 曹瑞想， 白 巖(綜述)， 王梅云(審校)

非自殺性自傷(non-suicidal self-injury，NSSI)行為是指在沒有明確自殺計(jì)劃的情況下，個(gè)體故意、重復(fù)地傷害自己身體組織的行為，最常見的包括自我切割、劃傷、燙傷、敲打等多種方式[1-2]。NSSI是青少年嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題。NSSI曾被視為邊緣性人格障礙的一種癥狀，在《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)(第五版)》中，NSSI已被作為一項(xiàng)疾病單獨(dú)診斷[3]。NSSI在人群中較普遍，青少年是NSSI發(fā)生的高危群體，全世界17%～18%的青少年至少發(fā)生過一次NSSI行為[4]，它已成為臨床上青少年死亡的第二大死因[5]，且呈上升趨勢(shì)。一項(xiàng)回顧性研究表明，這一行為的發(fā)生通常出現(xiàn)在青少年早期和中期[6]。到目前為止，它被認(rèn)為是自殺的前奏和顯著風(fēng)險(xiǎn)因素，通常與自殺意念(suicidal ideation,SI)有關(guān)[7-8]。已有研究證明，分析磁共振成像(MRI)影像結(jié)構(gòu)變化可預(yù)測(cè)精神分裂癥預(yù)后[9]。NSSI的發(fā)生與維持并不是某個(gè)單一因素所致，而是個(gè)體心理因素、心理社會(huì)學(xué)因素與神經(jīng)生物學(xué)三方面綜合作用的結(jié)果，NSSI目前仍被認(rèn)為是一個(gè)涉及多種神經(jīng)遞質(zhì)、多個(gè)神經(jīng)通路的復(fù)雜現(xiàn)象。近年來，有研究從神經(jīng)影像學(xué)角度探索NSSI可能的影像學(xué)機(jī)制。NSSI可能是一種消極情緒的應(yīng)對(duì)策略，進(jìn)而導(dǎo)致重復(fù)NSSI行為的出現(xiàn)。本文旨在對(duì)多模態(tài)MRI在NSSI行為的腦功能和影像學(xué)研究進(jìn)行回顧總結(jié)，為將來進(jìn)一步研究提供參考。

1 三維T1加權(quán)成像(3D T1-weighted imaging，3D-T1WI)在NSSI行為中的研究進(jìn)展

3D-T1WI可獲得全腦結(jié)構(gòu)信息，并且可定量檢測(cè)各腦區(qū)的體積?；隗w素的形態(tài)學(xué)測(cè)量(voxel-based morphometry，VBM)是一種成熟的以體素為單位進(jìn)行全腦分析的方法，可用于檢測(cè)量化組間腦組織的形態(tài)差異。NSSI與自我報(bào)告的情緒反應(yīng)和負(fù)面情緒調(diào)節(jié)困難有關(guān)[10-11]。以往研究表明，皮質(zhì)-邊緣系統(tǒng)通常參與負(fù)性情緒的調(diào)節(jié)[12-13]。青少年的情緒波動(dòng)大，調(diào)節(jié)消極情緒的能力相對(duì)不足，NSSI行為的發(fā)生可能與特定的神經(jīng)環(huán)路相關(guān)。2018年，Ando等[14]通過對(duì)29例有NSSI行為史的青少年女性與健康人進(jìn)行VBM，發(fā)現(xiàn)有NSSI行為青少年的腦結(jié)構(gòu)有所改變，特別是額葉系統(tǒng)區(qū)域的腦體積。29例NSSI青少年女性患者的腦島區(qū)域灰質(zhì)體積有顯著變化，其前扣帶回皮質(zhì)體積與正常人相比明顯減少。Beauchaine等[7]對(duì)20例自傷青少年女性和正常對(duì)照組進(jìn)行結(jié)構(gòu)磁共振成像(structural magnetic resonance imaging,sMRI)分析，研究發(fā)現(xiàn)自傷少女雙側(cè)島葉皮質(zhì)和右側(cè)額下回的灰質(zhì)體積減少。額下回鄰近大腦島葉，也與情緒自我調(diào)節(jié)相關(guān)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)島葉和額下回灰質(zhì)體積與情緒調(diào)節(jié)障礙呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這也印證了自傷與情緒調(diào)節(jié)障礙相關(guān)的結(jié)論。另有研究表明，NSSI青少年執(zhí)行功能受損也與前扣帶回代謝異常有關(guān)[15-16]。有過SI的NSSI青少年也存在前扣帶回體積的異常，說明NSSI與SI之間存在神經(jīng)方面的關(guān)聯(lián)。近年來，在sMRI研究中，NSSI青少年患者腦結(jié)構(gòu)與形態(tài)磁共振多針對(duì)灰質(zhì)體積改變，以上研究提示伴NSSI行為的個(gè)體腦體積減少與NSSI的發(fā)生密切相關(guān)。這些研究為青少年NSSI和自殺行為的相關(guān)問題提供了重要參考，未來這些發(fā)現(xiàn)或許可以反映更廣泛的神經(jīng)障礙。

2 彌散張量磁共振成像(diffusion tensor imaging，DTI)在NSSI行為中的研究進(jìn)展

DTI是一種MRI技術(shù)，可以利用水分子在體素中的各向異性程度和結(jié)構(gòu)方法，在微觀水平上評(píng)估神經(jīng)系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)。由于DTI對(duì)檢測(cè)大腦的細(xì)微結(jié)構(gòu)相當(dāng)敏感，可以一定程度上評(píng)價(jià)大腦白質(zhì)纖維束的結(jié)構(gòu)完整性，目前已被用于表征各種正常和異常大腦(阿爾茨海默病、抑郁癥等)的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的差異[17-18]。白質(zhì)纖維束在許多大腦區(qū)域之間發(fā)揮著重要作用[19]。通過對(duì)29例13～21歲的NSSI女性患者和22名健康人對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，患者存在廣泛的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)缺陷和破壞[20]。研究還發(fā)現(xiàn)，在NSSI受試者中，更大的沖動(dòng)性和NSSI行為嚴(yán)重性與顯著的額葉邊緣白質(zhì)纖維束完整性缺陷有關(guān)，他們實(shí)施NSSI的時(shí)間與鉤束和扣帶回中的白質(zhì)受損相關(guān)。該研究較先前研究增加了樣本量，改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)張量模型，證實(shí)了NSSI的發(fā)生與白質(zhì)紊亂相關(guān)，為NSSI行為的早期干預(yù)提供了支持。

3 血氧水平依賴(blood oxygen level dependent，BOLD)成像技術(shù)在NSSI行為中的研究進(jìn)展

BOLD技術(shù)通過血氧飽和度對(duì)比，可以反映神經(jīng)元的活動(dòng)，對(duì)腦自發(fā)性活動(dòng)相當(dāng)敏感。功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)通過研究BOLD信號(hào)變化，分析腦功能的產(chǎn)生方式、位置及作用效果，能反映人腦在收到某種刺激或靜息時(shí)大腦功能區(qū)的激活情況及對(duì)神經(jīng)活動(dòng)變化作出的反應(yīng)，是近10余年來發(fā)展的一種成像技術(shù)，可分為靜息態(tài)fMRI和任務(wù)態(tài)fMRI。

3.1靜息態(tài)fMRI 靜息態(tài)fMRI是一種基于BOLD的MRI技術(shù)，揭示了被試者在沒有從事任何特定腦力任務(wù)時(shí)發(fā)生的大腦過程，即在無明顯刺激和明確任務(wù)的狀態(tài)下來測(cè)量BOLD信號(hào)，反映腦神經(jīng)元的自發(fā)性活動(dòng)。在診斷和治療多種精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中顯示出初步前景，并且其中一些已經(jīng)開始闡明潛在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[21-22]。青少年實(shí)施NSSI的目的可能是為了調(diào)節(jié)消極情緒和負(fù)面影響[11]，這一觀點(diǎn)已經(jīng)被廣泛接受。情緒的調(diào)節(jié)主要是靠皮質(zhì)-邊緣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的[13]，眶額區(qū)、內(nèi)側(cè)前額葉區(qū)和下丘腦自主神經(jīng)中樞與杏仁核相連，體會(huì)情緒涉及高階眶額區(qū)和內(nèi)測(cè)前額區(qū)[23]。杏仁核是皮質(zhì)-邊緣環(huán)路的關(guān)鍵區(qū)域，與啟動(dòng)威脅反應(yīng)相關(guān)聯(lián)。先前的研究表明，在NSSI青少年患者靜息態(tài)fMRI和執(zhí)行消極任務(wù)期間的任務(wù)態(tài)fMRI中，杏仁核-皮質(zhì)功能連接存在異常，特別是額葉激活降低，杏仁核-前額葉之間連接減弱(消極情緒得到緩解)，這在NSSI患者中普遍存在，可能代表NSSI患者負(fù)面情緒調(diào)節(jié)方面的障礙和把自傷行為作為安慰手段[24-25]。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)，杏仁核與輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(supplementary motor area，SMA)和背側(cè)前扣帶回皮質(zhì)的連接增強(qiáng)，這可能是負(fù)面情緒影響習(xí)慣性行為的機(jī)制，從而增加了患者實(shí)施NSSI的可能。這些功能MRI的研究成果都指向邊緣系統(tǒng)(主要是杏仁核)的覺醒，這也進(jìn)一步證實(shí)NSSI在壓力調(diào)節(jié)過程中起著重要作用。Ho等[26]對(duì)抑郁患者自殺和NSSI進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)兩者都與腹側(cè)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)連接減少有關(guān)，而僅自傷患者表現(xiàn)出較低的前側(cè)默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和突顯網(wǎng)絡(luò)的一致性。因此可以推測(cè)，SI和自傷行為與想象及規(guī)劃未來的困難相關(guān)的大腦網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。綜上表明，NSSI青少年存在靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接的異常，但目前相關(guān)的影像學(xué)研究較少，且主要存在于杏仁核相關(guān)功能連接回路，未來的研究可以此為基礎(chǔ)，研究杏仁核與其他環(huán)路的靜息態(tài)磁共振功能變化，來探索可能存在的NSSI腦部治療靶點(diǎn)。

3.2任務(wù)態(tài)fMRI 任務(wù)態(tài)fMRI是fMRI的一種方法，受試者被指導(dǎo)執(zhí)行針對(duì)單一功能的特定的任務(wù)，例如通過光、聲等任務(wù)刺激研究語(yǔ)言、記憶、記憶力和感覺功能等腦皮質(zhì)功能活動(dòng)。大多數(shù)關(guān)于NSSI的任務(wù)態(tài)fMRI研究多集中在情緒管理、疼痛回路、獎(jiǎng)賞環(huán)路等腦區(qū)的改變。

3.2.1 NSSI行為與情緒管理 Schmaal等[27]通過對(duì)NSSI患者進(jìn)行任務(wù)態(tài)fMRI掃描，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，患有NSSI的青少年在消極情緒刺激下，外側(cè)和內(nèi)側(cè)的眶額皮質(zhì)、額葉皮質(zhì)有較高的沖動(dòng)性，這表明NSSI患者調(diào)節(jié)消極情緒的能力較差。一項(xiàng)對(duì)照研究表明，在基線期，NSSI青少年杏仁核與額葉極連通較低，執(zhí)行消極情緒任務(wù)的任務(wù)態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)，NSSI患者的杏仁核和SMA、杏仁核-背側(cè)扣帶回皮質(zhì)連通增強(qiáng)[24]。在控制抑郁癥狀后，杏仁核-SMA連通仍較強(qiáng)。在使用N-乙酰半胱氨酸干預(yù)后，NSSI頻率的降低與右SMA引起的左靜息態(tài)功能連接減少有關(guān)，但與右下額葉皮質(zhì)的右杏仁核靜息態(tài)功能連接的增加有關(guān)。對(duì)于伏隔核，NSSI頻率降低與右伏核和左上額額葉皮質(zhì)之間的連通性降低相關(guān)[28]。這些初步研究表明，杏仁核和伏隔核可能是潛在的治療靶點(diǎn)。一項(xiàng)在邊緣性人格障礙患者中識(shí)別自殘行為的功能性磁共振研究中發(fā)現(xiàn)，在負(fù)性情感刺激期間，此類患者表現(xiàn)出杏仁核的過度激活[29]，這與之前的研究結(jié)果保持一致。在分別使用負(fù)性情緒反應(yīng)和情緒調(diào)節(jié)能力的研究表明，有故意傷害行為的成年人杏仁核、內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)還有后扣帶回區(qū)域激活增加[30]。此外，通過對(duì)有NSSI行為的女性和健康女性使用多元干擾任務(wù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有NSSI行為的女性扣帶回皮質(zhì)活性增加，背外側(cè)前額葉皮層活性降低[31]，這表明NSSI患者在干擾任務(wù)處理中使用不同的皮層區(qū)域。通過以上研究可以推測(cè)，青少年情緒高反應(yīng)性和低情緒調(diào)節(jié)能力與NSSI關(guān)系緊密，加之青少年本身易沖動(dòng)，情緒不穩(wěn)定也可能成為NSSI行為的誘發(fā)因素，從而反復(fù)施行NSSI行為，從中獲得短暫的滿足感，因此，提高情緒控制能力有助于減少NSSI的實(shí)施。

3.2.2 NSSI與疼痛知覺 NSSI患者對(duì)疼痛的反應(yīng)也許與正常人不同。已有研究表明，NSSI通過對(duì)身體疼痛的習(xí)慣影響自殺行為[32]，這表明NSSI患者的痛閾值以及對(duì)疼痛的耐受性提高，他們傾向于將疼痛作為一種解壓方式。之前有研究發(fā)現(xiàn)NSSI患者大腦灰質(zhì)體積變化也與疼痛刺激存在聯(lián)系，如NSSI青少年患者的腦島和前扣帶回體積減小[14]。Osuch等[33]通過自我和實(shí)驗(yàn)者施加痛苦的冷刺激和比較冷刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NSSI組有更大的血氧水平依賴性反應(yīng)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，有NSSI的青少年右側(cè)眶額皮質(zhì)和前扣帶回皮質(zhì)之間功能連接降低，這可能意味著NSSI組對(duì)痛苦刺激感知不足以及情緒調(diào)節(jié)能力差。研究結(jié)果有助于理解這些患者為什么使用自我施加的疼痛來緩解內(nèi)部緊張。Dusi等[29]通過分析NSSI患者與健康人的腦fMRI，發(fā)現(xiàn)在疼痛刺激期間，NSSI患者表現(xiàn)出前額葉過度激活。以上結(jié)論均提示了實(shí)施NSSI行為患者在疼痛知覺方面存在異常。

3.2.3 NSSI行為與獎(jiǎng)賞網(wǎng)絡(luò) NSSI青少年在神經(jīng)上可能對(duì)獎(jiǎng)賞刺激高度敏感，獎(jiǎng)賞網(wǎng)絡(luò)的核心包括腹側(cè)紋狀體、腹側(cè)蒼白球、眶額皮質(zhì)及前扣帶回等。有相關(guān)fMRI研究表明，與正常對(duì)照組青少年相比，有NSSI意圖的青少年在接受金錢獎(jiǎng)勵(lì)刺激后，相比于正常對(duì)照組，雙側(cè)殼核表現(xiàn)出高度激活的狀態(tài)[34]，表明有過NSSI想法的青少年，在精神方面上或許對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)刺激異常靈敏。這為研究自傷與自殺想法的相關(guān)性提供了參考，但要注意獎(jiǎng)勵(lì)價(jià)值。另外一項(xiàng)預(yù)期金錢獎(jiǎng)勵(lì)任務(wù)研究表明，NSSI青少年在獎(jiǎng)賞加工處理過程中紋狀體、眶額皮質(zhì)還有杏仁核的激活明顯降低[35]，進(jìn)一步暗示了NSSI中與獎(jiǎng)勵(lì)刺激相關(guān)的區(qū)域。以上研究表明，NSSI患者對(duì)近期的獎(jiǎng)勵(lì)刺激相當(dāng)敏感，對(duì)預(yù)期的獎(jiǎng)勵(lì)比較遲鈍。由此推測(cè)，獎(jiǎng)賞環(huán)路相關(guān)的腦區(qū)異常激活與NSSI的想法有關(guān)，更詳細(xì)的機(jī)制需要進(jìn)一步的研究來證實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)NSSI的神經(jīng)影像學(xué)研究仍處于初始階段，大多數(shù)關(guān)于NSSI的影像學(xué)研究都是對(duì)有NSSI和無NSSI的個(gè)體進(jìn)行比較的橫斷面研究。目前關(guān)于NSSI的神經(jīng)影像學(xué)研究支持廣泛腦區(qū)異常導(dǎo)致NSSI行為這一結(jié)論。而在不同的大腦區(qū)域中，大腦發(fā)育并不均勻，這種不同步可能會(huì)不同程度地影響該年齡段對(duì)NSSI的易感性。此外，環(huán)境因素、基因表達(dá)以及它們之間的相互作用等機(jī)制影響大腦發(fā)育。目前在NSSI的研究中女性偏多，共病研究較多，針對(duì)性研究較少也可能導(dǎo)致研究結(jié)果的不一致。為更好地闡明NSSI的獨(dú)特神經(jīng)改變，未來的研究可從以下方面著手：第一，鑒于固有的異質(zhì)性，需要有更大、更多、更具特征的樣本量，對(duì)以往的研究成果進(jìn)一步驗(yàn)證與完善。第二，增加關(guān)于縱向研究的設(shè)計(jì)，隨著時(shí)間的推移，大量NSSI患者是否會(huì)發(fā)展成自殺行為，與自殺行為之間是否存在神經(jīng)機(jī)制方面的聯(lián)系，這有待進(jìn)一步探討。第三，未來可以結(jié)合其他成像方法，比如電生理學(xué)等，可能提供不錯(cuò)的信息，也可能有創(chuàng)新的方法來整合神經(jīng)成像模式和新的數(shù)據(jù)分析策略。最后，需將青少年神經(jīng)發(fā)育因素考慮在內(nèi)，同時(shí)考慮影響神經(jīng)成熟的遠(yuǎn)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)一步揭示青春期這一發(fā)育階段的神經(jīng)回路，探究NSSI更深層的機(jī)制、可能存在的靶點(diǎn)和影像學(xué)標(biāo)志物，為NSSI的早期識(shí)別和治療及預(yù)后提供參考。