以实时fMRI生物反馈靶向眶额皮层治疗污染焦虑

摘要

本文介绍了一种训练个体控制与污染焦虑相关脑区的方法，并探讨了污染焦虑与脑连接模式之间的关系。

摘要

我们介绍了一种利用实时功能磁共振成像（rt-fMRI）生物反馈数据训练受试者调控其与污染焦虑相关的眶额皮层区域活动的方法。在健康对照受试者¹以及强迫症（OCD）患者²中，该脑区活动增强均与污染焦虑相关；强迫症是一种相对常见且常导致严重功能障碍的精神疾病，常伴有污染焦虑。尽管多种脑区均被发现与强迫症相关，但眶额皮层（OFC）的异常是最为一致的研究发现之一^{3, 4}。此外，OFC的过度活跃已被证实与强迫症症状严重程度相关⁵，而该区域过度活跃程度的降低也被报道与症状严重性的减轻相关⁶。因此，调控该脑区活动的能力可能转化为强迫症症状（包括污染焦虑）的临床改善。rt-fMRI数据的生物反馈是一种新兴技术，通过将受试者特定脑区（或与特定分布式脑活动模式相关）的时间活动模式作为反馈信号提供给受试者，实现自我调控。近期研究表明，当提供rt-fMRI生物反馈时，个体能够学会调控特定脑区的活动^7-12。特别是，多项利用该技术针对情绪加工相关脑区的研究已成功训练受试者实现对该区域的调控^13-18。在若干案例中，rt-fMRI生物反馈训练被报道可引发认知、情绪或临床层面的变化^{8, 9, 13, 19}。本文以健康受试者中污染焦虑的干预为例，展示该技术的应用。这一生物反馈干预手段将成为一项重要的基础研究工具：它允许研究人员扰动脑功能，测量由此产生的脑动态变化，并将其与污染焦虑或其他行为指标的变化相关联。此外，该方法的建立也为探索基于fMRI的生物反馈作为强迫症治疗干预手段迈出了第一步。鉴于约四分之一的强迫症患者从目前可用的治疗方法中获益甚微^20-22，且即使获益者也极少实现完全康复，针对这一人群亟需开发新的治疗策略。

方案

1. 刺激材料的开发

需要进行大量的刺激材料开发。必须收集与污染相关的图像和中性图像，并通过预实验确保这些刺激在不同诱发条件下引发的焦虑水平相当，且显著高于中性条件下的焦虑水平。 更具体地说，需要以下四组刺激材料：

1. 定位刺激：使用 300 张与污染相关的图像和 300 张中性图像，以定位眶额皮层（OFC）中参与污染焦虑的脑区。这些图像必须经过预实验验证，确保污染相关图像引发的污染焦虑显著高于中性图像（基于受试者的自我报告）。这一点必须在每一位预实验受试者中均成立，而不仅仅是整体组间差异显著，因为需要利用这些刺激在每位受试者中单独定位OFC的目标区域。
2. 生物反馈刺激：需开发两套匹配的刺激材料，每套包含三种类型的刺激。每套中需包含 18 个用于“增强”任务区块的诱发性刺激、18 个用于“降低”任务区块的诱发性刺激，以及 24 个用于中性任务区块的中性刺激。其中一套用于第一次生物反馈会话，另一套用于第二次生物反馈会话。必须收集受试者观看这些刺激时自我报告的焦虑水平的预实验数据，以确保刺激类型存在主效应（即诱发性刺激与中性刺激之间的差异），但不存在刺激套组的主效应，也无类型与套组之间的交互效应。
3. 对照任务刺激：需开发四套匹配的刺激材料，每套包括 6 个用于“增强”任务区块的诱发性刺激、6 个用于“降低”任务区块的诱发性刺激，以及 8 个中性刺激。这四套刺激分别用于两次生物反馈会话开始和结....

讨论

实时fMRI数据的生物反馈是一种新技术，需要开展更多工作以优化该方法，从而最大化受试者的学习效果。近期研究探讨了学习效果如何随着扫描次数或扫描会话次数的不同而变化^{14, 18, 27}，反馈范式如何影响学习过程²⁸，以及特定生物反馈方案所诱导的学习是否会导致脑功能发生改变，并在生物反馈训练结束后仍持续存在^{15, 18, 27, 29}。然而，仍需在此方向上开展大量研究，需注意的是，最佳方案可能因靶向的脑区、研究人群及其他变量的不同而有所差异。

在神经反馈研究中面临的一个挑战是如何最佳地控制练习、暴露、动机和安慰剂效应。文献中已描述了多种方法，每种方法都有其优缺点。在本方案中，采用了一种假性生物反馈范式，其中对照组受试者接受与其配对的真实生物反馈组受试者完全相同的刺激，并被引导相信他们正在根据自身的大脑活动模式接收真实的生物反馈。这种方法的优点在于，实验指令和刺激条件得到了有效控制，同时也有助于控制动机和安慰剂效应。也就是说，神经反馈会使许多受试者产生类似游戏的心理状态，使其对自身表现产生高度投入感。假性对照条件尽可能地复.......