經顱直流電刺激改善強迫癥患者抑制功能的神經機制:同步tDCS-fMRI研究

《Translational Psychiatry》:Investigating the effects of brain stimulation on the neural substrates of inhibition in patients with OCD: A simultaneous tDCS – fMRI study

【字體: 時間:2025年05月21日 來源:Translational Psychiatry 5.8

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  本研究針對強迫癥(OCD)患者抑制功能缺陷的核心癥狀,首次采用同步經顱直流電刺激-功能磁共振成像(tDCS-fMRI)技術,通過雙盲隨機交叉設計探究右側前輔助運動區(pre-SMA)陽極tDCS對Stroop任務表現及神經活動的影響。結果顯示2 mA tDCS可顯著提升患者抑制準確率,并增強前扣帶回、額下回等抑制相關腦區激活,為OCD的非侵入性神經調控治療提供了新證據。

  

強迫癥(OCD)是一種以 intrusive thoughts和 compulsive behaviors為特征的致殘性精神疾病,全球患病率達1%;颊叩暮诵恼J知缺陷——抑制功能受損,表現為Stroop任務和停止信號任務(SST)中的表現下降。盡管健康人群研究表明前輔助運動區(pre-SMA)的經顱直流電刺激(tDCS)可改善抑制功能,但該技術在OCD患者中的應用仍屬空白。更關鍵的是,傳統研究無法揭示刺激過程中實時神經活動變化,而個體解剖差異對電場分布的影響也亟待探索。

針對這些科學問題,德國慕尼黑工業大學醫院的研究團隊在《Translational Psychiatry》發表了開創性研究。該工作采用雙盲隨機交叉設計,對47例OCD患者進行同步tDCS-fMRI檢測:通過MRI兼容的NeuroConn DC-Stimulator施加2 mA陽極tDCS刺激右側pre-SMA,同時采集Stroop任務下的BOLD信號。運用多元偏最小二乘法(PLS)分析腦成像數據,并結合SimNIBS電場模擬和皮層厚度測量,系統評估了神經調控效果及其影響因素。

關鍵技術方法包括:1) MRI兼容tDCS設備實現同步刺激-掃描;2) 基于EEG 10-20系統的FC1/FC2電極定位;3) 事件相關Stroop任務設計(48 congruent/48 incongruent trials);4) 多變量PLS分析識別全腦協同激活模式;5) SimNIBS計算個體化電場強度;6) FreeSurfer提取pre-SMA皮層厚度。

研究結果部分:
行為數據
通過非參數配對Wilcoxon檢驗發現,相比偽刺激,真實tDCS顯著提高Stroop沖突條件下的正確率(p=0.02),但反應時無顯著差異。

影像數據
條件效應分析顯示,沖突條件在lag 6(刺激后6s)誘發前扣帶回(x=8,y=22,z=34; BSR=5.22)和額下回(x=-50,y=12,z=12; BSR=5.74)等區域的更強激活。關鍵的條件-時間點交互作用表明,tDCS特異性增強沖突條件下的額-頂-小腦網絡活動,包括:

  • 中央前回/額中回(x=-32,y=-2,z=54; BSR=5.91)
  • 緣上回(x=-58,y=-42,z=28; BSR=5.25)
  • 小腦VI區(x=-36,y=-46,z=-30; BSR=5.13)

電場與皮層厚度
SimNIBS模擬顯示電場強度在pre-SMA區域最高,但中介分析未發現電場強度或pre-SMA厚度與行為改善的顯著關聯(GFI=0.96-0.99)。

結論與討論:
該研究首次證實單次pre-SMA的tDCS即可改善OCD患者的抑制準確性,其機制可能通過增強前扣帶回-額下回-小腦網絡的協同激活實現。值得注意的是,激活模式部分重疊于Norman等人meta分析中OCD患者抑制相關的低激活區,提示tDCS可能部分逆轉疾病相關的神經功能異常。盡管未發現個體解剖參數與效果的直接關聯,但電場分布圖顯示刺激影響范圍超出靶區,這或許解釋了為何局部結構特征預測力有限。

研究突破在于:1) 首創OCD患者tDCS-fMRI同步研究范式;2) 驗證pre-SMA作為神經調控關鍵靶點的治療潛力;3) 為理解非侵入性刺激的實時神經機制提供新證據。未來需通過多療程研究驗證療效持續性,并探索不同癥狀亞型的響應差異。這些發現為發展個體化神經調控療法奠定了重要基礎。

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