2023酒精使用障碍静息态功能磁共振成像研究进展.docx

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1、2023酒精使用障碍静息态功能磁共振成像研究进展酒精使用障碍(a1coho1usedisorder,AUD)是以强迫性酗酒和对酒精的摄入量失去控制为特征的一种慢性复发性精神障碍，包括酒精依赖和酒精滥用。2016年，全球约8.6%男性和1.7%的女性患有AUDo有研究显示我国T殳人群中AUD的终生患病率达4.4%,年患病率达1.8%AUD患者经戒酒治疗后的复饮率较高,多项研究表明AUD戒断后半年内的复饮率高达60%,1年后的复饮率为80%90%.AUD还可能同时共患其他精神障碍，有研究显示与重度抑郁症的共病率约为35%,与双相情感障碍的共病率约为42%,与焦虑障碍的共病率约为20%40%.AUD

2、作为一种较常见的精神障碍疾病，其高患病率、高复饮率、高共病率给患者、家庭及社会带来了巨大的疾病负担。尽管目前的研究对AUD已有更多的了解，但仍需要进一步确定其病因和治疗中关键的神经生物学因素，从而获得更为有效地预防、诊断和治疗手段。近年来随着神经成像技术的不断发展，基于血氧水平依赖(b1oodoxygenation1eve1dependentzBO1D)的静息态功能磁共振成像(resting-statefunctiona1magneticresonanceimaging,rs-fMRI)技术以非侵入、可重复、操作简单、无须实验设计、患者配合度高等优点已被应用于AUD的脑功能研究为AUD病理生理

3、机制的认识提供了新的线索。而任务态fMRI主要是通过线索刺激及任务执行等方式探索病理状态下人脑在处理相同任务时的异常脑功能改变。相比于任务态，rs-fMRI不仅可以排除任务执行过程中可能存在的干扰因素，且简单易行，数据一致性更高。目前对于rs-fMRI数据的研究主要基于静息状态下BO1D信号的自发彳氐频振荡(0.1Hz),研究方法主要分为两大类，一类是利用彳氐频振荡研究静息状态下某些脑区的局部活动；另一类是利用彳氐频振荡研究脑区间功能连接的情况，以便识别脑网络即脑功能整合。本文中我们基于这两类方法对AUD的rs-fMRI研究进行综述。一、AUD静息态局部脑功能研究局部脑功能研究的应用可以精准地

4、定位AUD患者功能激活或抑制的脑区。这不仅可以有针对性地探索AUD的发病机制，还可以基于此开发对AUD患者更加精准的治疗手段，提高疗效。目前基于静息状态下BO1D信号的自发低频振荡研究局部脑功能活动的方法主要有低频振幅(amp1itudeof1owfrequencyf1uctuation,A1FF)、分数低频振幅(fractiona1amp1itudeof1owfrequencyf1uctuationzfA1FF)、局部一致性(regiona1homogeneity,ReHo)等。ReHo是指通过利用肯德尔和谐系数以体素的方式度量给定体素的时间序列与周围体素时间序列的相似性来反映静息状态下局部

5、脑区的同步性活动。ReHo增高说明局部脑区神经元活动的一致性较高。A1FF和fA1FF是基于体素水平在低频范围内测量BO1D信号的幅度来反映脑区自发神经活动的强度，A1FF是每个体素在0.010.08Hz的平均平方根,fA1FF则是0.010.08Hz的低频域与全频域的比率。受试者工作特征(ReceiveroperatingcharacteristicfROC）曲线分析是目前医学上广泛用于描述诊断准确性的统计工具,可用于研究局部脑区活动差异对于AUD患者与健康对照者的区分能力。Tu等采用ReHo分析方法对29例酒精依赖患者和29名健康对照者进行局部脑功能研究结果显示，与健康对照者相比，酒精依赖

6、患者右侧题下回、双侧额内侧回、双侧颗中回的ReHo值显著增加，而左侧眶前额叶皮质、右侧小脑的ReHo值明显降低;同时利用ROC曲线分析，发现ReHo值差异脑区用于区分酒精依赖患者和健康对照者具有较高的敏感度和特异度。颍叶与视觉、听觉及语言功能有关，而酒精依赖患者常常出现强迫性觅酒行为及语言、听觉功能的异常，部分发生幻听，该脑区ReHo值增加或许可以解释为补偿AUD相关的大脑损伤，提示存在脑功能补偿机制。眶前额叶被认为在强迫性觅药行为、自我控制、适应性反应等认知功能中起作用，而小脑与协调运动和认知有关，因此这些脑区ReHo值的减少可以解释酒精依赖患者成瘾行为、冲动性及不适宜的情绪行为反应等。在1

7、项探索AUD患者静息态脑影像学特征的研究中，AUD患者后扣带回、左侧题中回、右侧岛叶的ReH。值显著增加前扣带回的ReH。值显著降低。后扣带回是默认网络的一部分，涉及执行控制等认知功能，对于注意力和自我监控非常重要，因此AUD患者后扣带回ReHo值增加提示可能与补偿性的脑自发活动有关。前扣带回与认知控制、反应抑制及冲动有关，其ReHo值减低与酒精成瘾相关的抑制控制受损具有一定的相关性。此外，在1项基于rs-fMRI探究酒精对人脑的急性影响结果显示在急性饮酒后,大脑额上回、小脑、海马回、左侧基底节及右侧内囊等多个区域的ReHo值发生改变，这些与记忆、运动控制、认知功能和空间功能相关的不同脑区为酒

8、精对行为的影响提供了神经基础。短期的酒精使用可影响多个脑区，这为AUD患者的脑功能损害提供了有力的依据。1iu等基于A1FF分析方法探讨了酒精依赖患者的局部脑功能变化,结果显示，与健康对照者相比，酒精依赖患者右侧顶下小叶、右侧辅助运动区的A1FF值较高，左侧楔前叶和双侧小脑后叶A1FF值较低,ROC曲线分析发现，A1FF值差异脑区用于区分酒精依赖患者和健康对照者具有较高的敏感度和特异度。同时该研究还显示酒精依赖患者前额叶-顶叶-小脑回路的功能损害，这些脑区与运动行为有关，酒精依赖患者运动协调不良与该回路相关，提示A1FF分析可以作为检测酒精依赖患者大脑区域活动的有效生物学指标。前额叶-顶叶-小

9、脑回路参与人脑的语言、执行功能、情绪调节、协调运动等功能，该回路的功能损害或许可以解释酒精依赖患者运动协调、执行控制能力下降及对情绪的不良调控。A1FF作为反映大脑区域自发神经活动强度的指标，同时对脑室、脑池等与神经活动无关区域的生理噪声也非常敏感。因此Zou等提出了fA1FF的分析方法，极大提高了检测自发脑活动的敏感性和特异性。Deng等研究发现，与健康对照者相比，酒精依赖患者右侧梭状回、双侧中央后回、右侧中央前回的fA1FF值明显减少，并且右侧梭状回fA1FF值减少与酒精依赖独立相关。梭状回作为额叶和枕叶的一部分，与视觉皮质有关，具有识别作用,因此右侧梭状回fA1FF值的减少或许可以解释酒

10、精依赖患者对识别酒精相关信息的高敏感性。上述研究提示,AUD是一种多脑区功能受损的疾病,寻找与AUD相关的特异度及敏感度均高的分析方法和脑区是目前研究的重点，从而提高诊断的准确性，利于AUD的早期干预和改善预后，然而局部脑区功能的研究难以解释多脑区的联合异常及其相互关系。二、AUD静息态脑功能整合研究大脑活动的同步区域通常被称为神经功能网络，主要包括默认网络、执行控制网络、突显网络、奖赏网络等。默认网络是目前研究较多的网络，主要包括内侧前额叶、楔前叶、内侧颗叶、后扣带回、部分小脑等，与认知功能、情绪调节、自我情景记忆、记忆场景的构建等有关。执行控制网络的关键节点为双侧的背外侧前额叶和后顶叶，参

11、与广泛的认知任务，并涉及工作记忆及解决问题等心理功能。突显网络主要定位于前扣带回、岛叶、眶前叶皮质及丘脑，与注意力和工作记忆的获取有关，并在默认网络和执行控制网络动态交互中发挥作用。默认网络与执行控制网络通常是负相关。奖赏网络又称中脑边缘皮质网络，涉及较多的脑区，起源于中脑腹侧被盖区，投射到纹状体、伏隔核、扣带回和前额叶皮质，与奖励学习、动机、情感、压力、感觉运动等有关,在成瘾的发生发展中起着至关重要的作用。功能连接分析是指通过度量不同脑区之间时间序列的相关性观察不同脑区之间功能联系的fMRI方法，主要包括基于种子点的相关性分析(seed-basedcorre1ationana1ysis)、独

12、立成分分析(independentcomponentana1ysisJCA）及图论分析（graph-theoretica1ana1ysis）等方法。基于种子点的相关性分析需要选取特定的脑区作为种子点，分析其与全脑体素时间系列的相关性,判断有无功能连接,该方法简单、敏感，但不能同时研究多个系统。独立成分分析则是利用复杂的算法分析整个Bo1D信号时间序列，不仅可以分析大脑不同的功能网络，还可以隔离噪声源。图论分析可以在体素或基于种子点的水平上进行，也可以在将大脑激活解析成组件之后进行，通过表征大脑网络拓扑结构确定区域或网络与大脑近区域与远区域之间的连接密度。目前rs-fMRI的功能连接分析在AUD

13、相关研究中应用广泛。1.AUD的脑功能连接改变：脑功能连接改变的研究可以更好地理解AUD患者脑区间的动态相互作用模式，克服传统研究仅关注几个脑区的缺点，更加完整的理解AUD的发生机制，有助于确定患者的影像学特征，提高早期诊断的准确性，指导治疗。采用基于种子点的相关性分析方法，Arienzo等研究发现,长期酗酒者纹状体奖赏区（伏隔核、尾状核头）与眶前皮质和前扣带皮质之间的功能连接增强，额下回皮质与海马区的功能连接降低，且这些区域的功能连接变化与危险饮酒的水平相关。奖赏网络、突显网络连接增强和前额叶与海马区的连接减弱与危险饮酒的相关性在一定程度上表明了脑功能连接失调可能是酗酒行为发生的基础。1iu

14、等发现酒精依赖患者与健康对照者相比，左侧丘脑与内侧前额叶皮质、眶额叶皮质、前扣带皮质及右尾状核之间的静息态功能连接降低。而丘脑在奖赏处理与认知控制中起多重作用，与成瘾的神经生物学密切相关，因此该研究结果表明酒精依赖患者丘脑静息态功能连接的变化与酒精依赖行为相关。Wei1and等的研究发现AUD患者在左侧执行控制、基底节及初级视觉网络中的功能连接显著低于对照组，提示长期的酒精使用可能削弱了执行控制、感觉运动和视觉区域的信息整合能力；长期大量饮酒对大脑功能连接的影响，特别是在左侧执行控制网络，该功能网络连接性下降可能是AUD患者控制功能障碍的潜在机制。Vergara等利用静息状态下的动态功能连接发

15、现饮酒者与感觉及运动控制相关网络的动态功能连接降低，并与无法控制饮酒行为密切相关。目前越来越多的研究表明，AUD患者脑功能连接发生了改变，执行控制网络、奖赏网络等的功能连接降低，但也有研究显示AUD患者执行控制网络、奖赏网络、默认网络、突显网络等的功能连接增加，研究结果的不一致可能为统计学分析方法和选取种子点的位置不同所致。2.AUD特征性表现与功能连接：基于rs-fMRI对AUD患者临床症状的研究，进一步解释了相关临床症状的可能机制，也为今后对AUD临床症状严重程度的评估提供了量化工具。1项结合rs-fMRI与神经心理学评估的研究显示，AUD患者认知功能障碍涉及记忆力与工作任务相关的执行区域

16、，反映了执行控制网络的背外侧前额叶和纹状体节点的内在活动强度与认知表现之间的异常关系。该研究结果为探索AUD患者认知功能障碍的异常神经结构及脑功能改变提供了依据。ZhU等使用独立成分分析的方法比较了酒依赖者与健康对照者脑网络内与网络间的功能连接并探讨功能连接与酒精依赖患者冲动性间的关系，酒精依赖患者在默认网络、眶额叶皮质、左侧执行控制网络和杏仁核-纹状体等网络中的功能连接显著高于健康对照者；左侧执行控制、杏仁核-纹状体等网络和突显网络之间的功能连接显著增加，这些网络间的功能连接与酒精依赖的冲动性呈显著负相关。Bracht等研究了眶额叶皮质-伏隔核之间的功能连接与患者对酒精渴求的相关性，发现双侧眶额叶皮质与伏隔核之间功能连接的增加与渴求显著相关，并增加了AUD患者情境性觅酒行为。AUD患者的认知功能障碍、冲动性行为及对酒精的渴求可导致成瘾行为的加重。神经成像与量表评估的结合进一步探索了AUD特征性表现相关的神经生物学机制，AUD患者认知功能障碍主要为背外侧前额叶、纹状体的功能损害；冲动性增加的关键脑网络主要为默认网络、执