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作者 | Eric W. Dolan
翻译 | Caroline
审校 | 酷炫脑
美工 | Jenny
编辑 | 加薪
在《自然-心理健康》上发表的一项开创性研究中，科学家们对患有重度抑郁症的青少年大脑连接性进行了前所未有的大规模多站点分析。他们通过分析大量的大脑扫描数据集，发现这些青少年在特定大脑网络中存在异常变化，而这些变化与他们的抑郁症状严重程度紧密相关。
如今，重度抑郁症已成为全球范围内的几大精神问题之一，常常给青少年的教育、工作和人际关系带来长远的负面影响。尽管抑郁症在青少年中相当普遍，但人们关于其生物学机制仍然知之甚少。
虽然之前的研究表明大脑网络连接出现了紊乱，但研究结果并不一致，部分原因是样本量较小，研究方法也不尽相同。为了应对这些挑战，研究人员开展了这项新研究以找出可靠的大脑连接模式作为抑郁症的生物标记，并为治疗策略的制定提供依据。
研究的第一作者、墨尔本大学系统实验室的博士生Connie Nga Yan Tse表示：“我的博士论文主要研究了青少年重度抑郁症患者的大脑连接特征。”
“在文献综述阶段，我遇到了很大的困难，因为不同研究的结果并不一致，这使得我在综合现有研究成果时倍感棘手。此外，不同研究的样本特征和研究方法也存在很大差异，这进一步加剧了共识的缺乏。正是这些挑战促使我和导师决定尽可能多地收集青少年抑郁症患者的大脑连接数据，以便找出最一致、最可靠的功能连接变化模式。”
在这项研究中，研究人员利用来自澳大利亚、中国、英国和美国六个地点、七个独立队列的810名12至25岁青年参与者的脑成像数据进行了深入分析。其中，440名青少年被确诊为抑郁症患者，而另外370名健康青少年则作为对照组参与研究。
研究人员采用了静息态功能磁共振成像（fMRI）技术，为参与者绘制了大脑网络图，并特别关注了功能连接性——这一指标能够捕捉大脑各区域间的动态关联。与结构连通性（即大脑中的物理连接，如神经通路）不同，功能连通性反映了大脑不同区域如何随时间协调活动。即便在没有执行特定任务时，某些大脑区域也会
展现出同步的活动波动，这表明它们之间存在着功能上的联系。
功能连通性让我们得以深入了解大脑区域网络是如何协同工作，以支持诸如注意力、记忆和情绪调节等心理过程的。这些联系并不完全受限于直接的结构连接，而是基于共享或互惠的活动模式。例如，当两个区域的活动同时上升和下降时，即便它们之间没有物理连接，也会展现出强烈的功能连接性。
为了评估抑郁的严重程度，研究人员将各种抑郁评分量表的分数转换成了标准化的格式。接着，他们利用先进的统计工具和机器学习技术对数据进行了深入分析。通过这些方法，研究人员不仅确定了抑郁症患者特有的大脑连接模式，还评估了这些模式能否预测症状的严重程度，或能否将抑郁症青少年与健康参与者有效区分开来。
研究发现，抑郁症状的严重程度与功能连接的变化之间存在着密切的关系。具体来说，默认模式网络（参与内省和自我反思）内部及其与注意力网络（调节对外部任务的关注）之间的连接性降低，与更严重的症状相关。而注意力网络特定区域内连接性的增强，则与症状的严重程度相对应。
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Tse在接受《PsyPost》采访时表示：“我们的研究结果发现默认模式网络的参与度很高，这与在对成人重度抑郁症患者的研究中观察到的现象是一致的。这表明患有多发性抑郁症的青少年和成年人可能有共同的大脑连接特征。”
研究还指出，默认模式网络和注意力网络之间较强的反相关性（即当一个网络变得更加活跃时，另一个网络的活动就会减弱）与症状的恶化有关。这种不平衡可能反映了网络间交流和竞争的受损，从而导致认知僵化或注意力无法有效转移。
“大脑连通性变化的程度与症状的严重程度密切相关，这进一步证实了大脑区域间异常交流在青少年重度抑郁症中扮演着重要角色。值得注意的是，大脑连通性的改变往往集中在高度连通的区域，即大脑枢纽，它们在促进不同大脑系统之间的全球通信和整合方面发挥着关键作用。在我们的研究中，负责内省过程的默认模式网络，以及指导内部和外部注意过程的背侧和腹侧注意网络，成为关键系统。”
研究人员借助机器学习模型，利用功能连接数据对诊断状态和症状严重程度进行了预测。这些模型在区分抑郁青少年与健康个体时，准确率高达73%。同时，它们也成功地预测了症状的严重程度，尽管不同研究队列的预测结果有所差异。值得注意的是，这些预测中最有价值的特征与研究的总体发现相吻合：默认模式网络和注意力网络内部及其之间的连接中断，是抑郁症的最显著标志。
Tse解释道，青春期是一个“大脑发生显著变化的时期，包括大脑中枢的成熟和社会心理的转变”。这一时期“可能是大脑网络功能障碍易感性增加的独特阶段，容易导致注意力和内省表征之间的不协调，进而可能引发MDD（重度抑郁症）”。
虽然这项研究在探索青少年抑郁症方面取得了显著进展，但也存在一定的局限性。首先，样本数据来自多个地点，因此需要统一成像协议进行调整。尽管这些调整已经最大限度地减少了不一致性，但某些特定地点的差异可能仍然存在。此外，该研究采用横断面设计，仅提供了大脑连通性在某一时间点的快照，因此无法得出这些模式如何随治疗发展或变化的结论。
Tse指出：“我们的研究结果反映了群体水平的大脑连通性变化模式，这是通过对个体连通性特征进行平均得出的。”虽然这些结果为我们提供了对一致趋势的有力洞察，但它们可能无法完全捕捉到连通性模式的个体差异。
为了克服这些局限性，未来的研究可以开展纵向研究，追踪大脑连通性随时间的变化。这种方法将有助于确定观察到的连通性模式是抑郁症的原因还是结果。另一个重要的研究方向是探索这些发现如何为治疗提供指导。例如，确定抑郁症所涉及的特定脑区，可以为非侵入性脑刺激技术（如经颅磁刺激）提供指导。
Tse表示：“随着人们对大脑连通性与经颅磁刺激（TMS）治疗反应之间联系的认识不断加深，目标细化的最新进展已经提高了成人抑郁症患者的治疗效果。”然而，这些进展主要局限于成人抑郁症患者，尚未针对抑郁症青少年进行定制，因为他们的治疗反应性一直较低。
“治疗效果上的差距可能部分源于对青少年大脑中强大的回路和区域靶点的了解有限。”Tse说，“我们的研究确定了几个候选靶点，包括默认模式网络和注意力网络的枢纽区域。在未来的研究中，可以利用这些靶点更好地针对青少年MDD的核心神经生物学异常。”
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