最近，來(lái)自加拿大成癮與心理健康中心的Faranak Farzan 等人在Brain雜志上發(fā)表了一篇文章，通過研究表明腦電信號(hào)的時(shí)域復(fù)雜度可以用來(lái)衡量在抑郁癥治療中使用的電休克、磁休克療法的療效和認(rèn)知副作用。該發(fā)現(xiàn)有望為抑郁癥新型替代療法的設(shè)計(jì)提供靶標(biāo)，從而能達(dá)到電休克、磁休克療法相似的療效但卻能弱化其認(rèn)知副作用。

實(shí)驗(yàn)共選擇了34位被試，分別接受兩種抗抑郁治療——電休克治療（ECT，n=19），磁休克療法(MST,n=15)。被試經(jīng)過一個(gè)療程的治療，用64導(dǎo)Neuroscan系統(tǒng)記錄治療前后的靜息態(tài)閉眼腦電十分鐘。用量表HAMD評(píng)估治療前后情緒改善情況，用MoCA和AMI-SF量表評(píng)估認(rèn)知副作用的大小。該研究分別用不同時(shí)間尺度下，不同空間電極位置下以及不同溯源腦區(qū)的多尺度熵與情緒和認(rèn)知變化做相關(guān)性分析，并用多尺度熵來(lái)預(yù)測(cè)情緒和認(rèn)知變化。

表1 被試的基本情況以及治療效果

圖1 治療對(duì)腦電時(shí)域復(fù)雜性的影響。上圖描述ECT組和MST組治療有效被試和無(wú)效被試在治療前后的多尺度熵（所有電極和所有時(shí)間尺度的多尺度熵均值）。中圖：所有電極位置（1-60）和所有時(shí)間尺度（1-70）的多尺度熵在治療后相對(duì)于治療前的原始統(tǒng)計(jì)結(jié)果。下圖：每一幅地形圖代表每一個(gè)時(shí)間尺度下多重對(duì)比校正之后的顯著性圖，顏色代表p<>

首先研究人員根據(jù)情緒改變是否達(dá)到50%為治療有效的判斷依據(jù)，將接受兩組治療的被試又分別分成治療響應(yīng)組和治療無(wú)效組。在地形圖上可以清晰地看出，只有治療有效組存在多尺度熵的顯著性改變。其中對(duì)于ECT-有效組，在小時(shí)間尺度下熵降，而在大時(shí)間尺度下熵增。對(duì)于MST-有效組，只有在小時(shí)間尺度下發(fā)現(xiàn)熵降。且都是全腦范圍的。

圖2 時(shí)域復(fù)雜度調(diào)節(jié)和情緒、認(rèn)知的相關(guān)性。A圖 地形圖展示的是34位被試在接受治療之后的情緒量表HAMD的變化和多尺度熵具有顯著性相關(guān)的電極區(qū)域和時(shí)間尺度。B圖 地形圖展示的是19位被試在接受治療之后的認(rèn)知量表MoCA的變化和多尺度熵具有顯著性相關(guān)的電極區(qū)域和時(shí)間尺度。C圖 指出在特定電極和時(shí)間尺度下的熵和情緒改變△HAMD之間的相關(guān)性。D圖 指出在特定電極和時(shí)間尺度下的熵和認(rèn)知改變△MoCA之間的相關(guān)性。

其次，研究者對(duì)腦電時(shí)域復(fù)雜度（多尺度熵MSE）在治療前后的變化與行為學(xué)上的情緒和認(rèn)知改變進(jìn)行相關(guān)性分析。發(fā)現(xiàn)多尺度熵只在精細(xì)時(shí)間尺度下，頂枕和額中區(qū)域與情緒改善有顯著負(fù)相關(guān)，而與認(rèn)知損傷顯著性相關(guān)的多尺度熵只存在于中等時(shí)間尺度下頂中區(qū)域以及粗糙時(shí)間尺度下的全腦。

圖3 電休克、磁休克療法對(duì)時(shí)間復(fù)雜度的調(diào)節(jié)和它在源空間與情緒、認(rèn)知的關(guān)系。治療后相較于治療前多尺度熵存在統(tǒng)計(jì)顯著性改變的各時(shí)間尺度（橫坐標(biāo)）和各溯源腦區(qū)（縱坐標(biāo)）。A圖 對(duì)于MST有效治療組，在時(shí)間尺度<20的廣泛的溯源腦區(qū)存在統(tǒng)計(jì)顯著的熵降。b圖><>

與之類似，溯源分析也顯示熵變與情緒改變和認(rèn)知下降的相關(guān)性，且這種相關(guān)性也具有時(shí)間和區(qū)域特異性。

圖4 時(shí)域復(fù)雜度的區(qū)域性改變預(yù)測(cè)情緒和認(rèn)知變化。A和C圖 分別描述的是每一個(gè)電極和時(shí)間尺度下多尺度熵在預(yù)測(cè)抗抑郁效果和認(rèn)知改變上的接受者操作特性（ROC）曲線的曲線下面積。B和D圖分別表示抗抑郁和認(rèn)知改變最佳預(yù)測(cè)表現(xiàn)的電極和時(shí)間尺度下的ROC曲線。最左上角的紅色圓圈代表最佳預(yù)測(cè)位點(diǎn)。B圖中在OZ，小時(shí)間尺度5時(shí)預(yù)測(cè)可達(dá)到82%敏感度和77%的特異性。D圖在P2，時(shí)間尺度為23時(shí)預(yù)測(cè)可達(dá)到89%的敏感度和100%的特異性。

最后，研究者利用受試者工作特性曲線來(lái)得到最佳操作點(diǎn)，即錯(cuò)誤最少的最佳閾值。枕葉區(qū)域和小時(shí)間尺度的時(shí)域復(fù)雜度（eg. OZ, Timescales 5）改變只能很好的預(yù)測(cè)抗抑郁反應(yīng)，對(duì)認(rèn)知下降的預(yù)測(cè)表現(xiàn)很差；大時(shí)間尺度的頂中區(qū)域（eg. P2, Timescales 23）的時(shí)間復(fù)雜度只能預(yù)測(cè)認(rèn)知改變，不能預(yù)測(cè)情緒變化。

圖5 源空間情緒和認(rèn)知改變的預(yù)測(cè)。A和C圖表示在每一個(gè)種子點(diǎn)和每一個(gè)時(shí)間尺度上熵變預(yù)測(cè)抗抑郁和認(rèn)知改變的ROC曲線的曲線下面積AUC。顏色越紅表示AUC值越大，預(yù)測(cè)越準(zhǔn)確。B和D圖表示特定種子點(diǎn)和時(shí)間尺度下抗抑郁反應(yīng)和認(rèn)知下降的ROC曲線。最左上角的紅色圓圈代表最佳預(yù)測(cè)位點(diǎn)。B圖中在枕葉，小時(shí)間尺度5時(shí)預(yù)測(cè)可達(dá)到70%敏感度和94%的特異性。D圖在頂內(nèi)溝，時(shí)間尺度為22時(shí)預(yù)測(cè)可達(dá)到100%的敏感度和90%的特異性。

上述實(shí)驗(yàn)分析表明，靜息態(tài)腦電在特定區(qū)域和時(shí)間尺度的時(shí)域復(fù)雜度是抑郁癥電休克、磁休克療法的新的生物學(xué)指標(biāo)，可以用來(lái)評(píng)估治療的抗抑郁療效和認(rèn)知改變。而這一指標(biāo)為新型抗抑郁治療的設(shè)計(jì)也提供了重要的靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：Farzan F, Atluri S, Mei Y, et al. Braintemporal complexity in explaining the therapeutic and cognitive effects ofseizure therapy[J]. Brain, 2017, 140(4): 1011-1025.