青少年大脑研究规模空前——可揭示精神疾病根源以及滥用药物的影响

时间:2018-01-31 编辑:Hanix 浏览数:1833


还不满10岁的Chya在美国马里兰大学医学院度过了不寻常的一天。这一天中的某些时刻,她在一个很“酷”的大脑扫描仪里玩电脑游戏。这个扫描仪能测试她的记忆力以及其他大脑技能。此外,她还在iPad上回答了很多关于生活和健康的问题。


Chya是三年级学生,她喜欢画画、街舞,喜欢和宠物狗玩,也是一项前所未有的青少年大脑发展测试招募的6800名儿童参与者之一。青少年大脑认知发展研究(即ABCD研究)将在9月完成其两年的招生,4500名早期参与者的一批数据将会于近日发布到一个可以免费访问的匿名数据库中。这项研究的最终目标是追踪1万个9岁到10岁孩子的10年成长数据。


在美国国立卫生研究院(NIH)提供的第一批3亿美金的资助下,分布在美国21个地点的研究小组定期使用核磁共振成像机记录这些年轻大脑的结构和活动。研究人员还收集了每个孩子的心理、认知和成长环境的大量数据,同时也收集了他们的生物标本,比如DNA。


除了提供健康青少年大脑发展的第一个标准化的基准之外,这些信息还可以让科学家探索药物滥用、运动损伤、观看电子屏幕的时间、睡眠习惯,以及其他的情况如何潜在地影响了大脑的成长,或者大脑又是如何影响这些的。


“该领域的很多研究都困扰于,人们倾向于在青少年出现各种不端行为之后阻止他们。事实上,大家在孩子们从事大量冒险行为之前就开始一直跟踪他们了”,明尼苏达大学临床神经科学家、ABCD研究某站点的首席研究员Monica Luciana说,“这将是一个极为丰富的数据系统”。


阐明酒精和药物滥用的影响是该研究“金主”国家药物滥用研究所(NIDA)和国家酒精滥用和酒精中毒研究所(NIAAA)的一个关键目标。NIDA所长Nora Volkow提到“有一种解决这些问题的紧迫感”,最近几个州的大麻合法化使得这项研究特别适时。


也有研究已经在使用核磁共振跟踪青少年的大脑发育了。欧洲的IMAGEN已经招募了2000名14岁的孩子,并在过去10年间对他们的大脑进行了定期扫描。而且,NIAAA一直在资助酒精影响研究,每年扫描800多名年轻人大脑一次,为期4年。但是,ABCD计划“将是迄今为止规模最大的研究”,Volkow说:“这项研究也更持久、年轻,而且在测试方面更全面。”


研究人员计划每两年对Chya和其他参与者的大脑结构进行成像,并且在他们实行记忆、奖励和人脸识别任务时记录其神经活动。每年还会测量参与者的身高、体重和腰围,并进行心理症状评估,也会询问他们的环境影响情况,比如家庭冲突和邻里犯罪。


这项研究旨在描述青少年大脑发育的正常轨迹,类似于儿科医师的身高和体重图,并用其回答那些相关研究无法解决的、类似于“先有鸡还是先有蛋”的问题。例如,从青春期或成年早期开始吸食大麻的人的海马(长期记忆形成和学习的重要区域)神经轴突之间的连通性明显比非吸食者少。但使用大麻者的大脑是否从一开始就不一样,所以导致他们大量吸食大麻?或者,这些变化是大麻导致的?


伯灵顿佛蒙特大学ABCD研究站的首席研究员、神经生物学家Hugh Garavan说:“你可以在这些孩子9岁和10岁的时候,对他们做一个很好的基准评估。那么,当有人在16岁时出现精神病时,大家可以回头看看他们在9、10、11岁和12岁时的大脑和心理评估。在那些时候标记了风险么?”


人们希翼这些标记能有助于更早地诊断、治疗或预防药物滥用、精神疾患以及其他疾病。这项研究的一个关键优势是它可以通过招募足够多的儿童(包括800对双胞胎)回答那些需要大量参与者的问题,例如,大脑对某种药物的使用是否有特别敏感的年龄窗口。


此外,这项研究旨在反映美国的社会经济、地理、种族和民族的多样性。研究者希翼在参与者中能有6%亚裔美国人、16%黑人、24%西班牙裔人。截至1月初,在招募开始了8个月后,亚裔美国人和黑人登记人数分别为2%和12%,拉美裔为22%接近目标,而“其他”类别,包括混血儿和美国原住民,足足登记了11%人数,超过组织者设定的5%目标一倍多。


上个月离开巴尔的摩研究站的Chya有了一件新T恤,印在T恤上的照片是她的大脑和ABCD研究站的合影。她计划明年同一时间回来。


青少年发展一直是广大科研学者和社会所关注的重点问题,青少年发展中,烟酒成瘾及毒品成瘾已成为困扰科研学者促进青少年健康发展的重要影响问题,如何针对性的解决物质成瘾问题,如采用经颅磁刺激或直流电刺激来改善青少年的物质成瘾问题。


以上内容来源:科学网,转载于“六六脑”公众号


rTMS

经颅磁刺激改善青少年的物质成瘾问题

TMS 刺激额叶背外侧可诱发尾状核内DA(多巴胺)的释放减少渴求和复吸,精神活性物质依赖与多巴胺中脑边缘系统的激活有关,其起源于腹侧被盖区(VTA),并投射至与奖励相关的脑区如前额叶皮质、伏隔核(NAc)、杏仁核和海马。rTMS 刺激前额叶皮质可以影响物质依赖的产生过程。动物实验表明rTMS 刺激可以导致海马和NAc 的多巴胺释放。在人体上也发现高频rTMS 刺激前额叶可以引起尾状核中多巴胺的释放。


脑刺激影响奖赏神经网络改变神经适应性及可塑性,相关的线索可以抑制成瘾者的药物渴求行为,这主要与大脑的学习记忆系统和奖赏系统的改变有关,涉及前额叶、前后扣带回、海马和伏核等脑区:大脑的学习记忆功能使得本来中性的场景与药物引起的奖赏系统激活产生了联系,当再次接触这些场景时。产生了药物渴求行为,同时大脑对于渴求行为的控制也出现了障碍:伏核作为奖赏系统的关键脑区,与渴求行为的启动有关,脑刺激影响奖赏神经网络的较远脑区改变神经适应性及可塑性。


刺激额叶会增加抑制性控制降低觅药行为,在人体上也发现rTMS 刺激DLPFC 可以抑制线索诱发的心理渴求。单次rTMS 可以减弱由呈现食物引起的食欲。DLPFC 参与决策过程。rTMS 刺激很可能会阻断导致复吸行为的决策过程。




DTMS

深部经颅磁刺激技术开辟精神疾病、物质成瘾治疗新思路

目前在物质成瘾出现了一种更好的技术:深部DTMS技术,其使用类似于经颅磁刺激,但其刺激深度远大于6cm,在精神疾病和物质成瘾上有较好的治疗效果。DTMS是Brainsway企业已取得FDA认证的前沿科研和物质成瘾、精神疾病的治疗神器,其独有的深部刺激,使得在精神疾病、物质成瘾的治疗上有了新的思路。


DTMS在物质成瘾上的应用

2013年来自意大利罗马的Sant'Andrea医院的PAOLO GIRARDI学者进行了一个为期6个月的公开化研究,被试为20名使用DSM-IV版本区分出的情绪障碍和药物使用障碍患者,10名患者在使用药物治疗物质成瘾的基础上使用DTMS治疗背外侧前额叶区域,对照组10名患者只接受药物治疗。Paolo用强迫性饮酒量表(OCDS)评估对酒精的渴望,用汉密尔顿抑郁量表(HDRS)评价抑郁,用临床总体印象量表(CGI)评定临床状态和整体功能评定量表(GAF)评定整体功能。


方法

所有的被试患者都在接受酒精戒断治疗,一般是药物治疗(5-20mg/天的安定药、75-150mg的曲唑酮),其中10名被试在原有治疗基础上增加了DTMS治疗,一周五次,共四周20次。另外十名被试匹配做对照组。

  

使用DTMS的 H1线圈,测量背外侧前额叶,强度120%RMT,频率20HZ,串刺激时间2s,串间隔时间20s,共55串重复刺激/次治疗。


结果

在20次(dTMS)治疗结束后(或同批次药物治疗结束),使用dTMS治疗的组别其对酒精的渴望和抑郁症状得分明显低于药物治疗组。(p<0.001,p<0.002,显著)。


对比单一的药物治疗组,使用dTMS治疗患者明显较少了抑郁得分和对酒精的渴望程度,证明dTMS的效果是明显比普通的药物治疗要好(使用dTMS治疗能够在第一周就减少抑郁和酒精渴望得分,但药物治疗是第三周减少抑郁得分,第二周减少对酒精的渴望)。且有结果表明可能6个月后,使用dTMS治疗的被试可能还存在稳定的治疗效果。


结论

在高频双侧背外侧前额叶中,左背外侧的dTMS具有更好的耐受性,并且发现在药物使用障碍患者上具有有效性,进一步研究表明,使用dTMS治疗减少了药物使用障碍患者对药物的渴望性。


参考文献:Girardi,P., Rapinesi, C., Chiarotti, F., Kotzalidis, G. D.,Piacentino, D., &Serata, D., et al. (2015). Add-on deep transcranial magnetic stimulation (dtms)in patients with dysthymic disorder comorbid with alcohol use disorder: acomparison with standard treatment. World Journal of Biological Psychiatry, 16(1),66-73.



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