重性抑郁障碍平滑追踪眼动中的功能连接：结构化背景效应与补偿性网络重组

《Psychiatry Research》：Functional Connectivity during Smooth Pursuit Eye Movements in Major Depressive Disorder

　　

• 在平滑追踪眼动（smooth pursuit eye movements, SPEM）期间，结构化背景降低追踪增益（pursuit gain），增加均方根误差（root mean square error, RMSE）和追捕性扫视率（catch-up saccade rate, CUS-rate）。
• 结构化背景增加动眼、视觉和额叶区域的血氧水平依赖（blood oxygen level-dependent, BOLD）反应。
• 结构化背景增加动眼-视觉-额叶功能连接。
• 重性抑郁障碍（major depressive disorder, MDD）患者在平滑追踪表现或BOLD方面与对照无差异。
• 患者在SPEM期间表现出重组的、补偿性的功能连接。

研究背景与问题：平滑追踪眼动（smooth pursuit eye movements, SPEM）用于将缓慢移动目标的图像维持在中央凹，是感觉运动整合和注意的敏感指标，其神经机制涉及额-顶-枕和小脑网络。常用追踪增益（pursuit gain，眼速与目标速度之比）、均方根误差（root mean square error, RMSE）和追捕性扫视率（catch-up saccade rate, CUS-rate）评估SPEM。任务特征显著影响SPEM，结构化背景会调节视动驱动力，脑需克服其影响以避免或减少追踪减慢，并可能涉及选择性注意和对任务无关背景干扰的认知控制。功能神经影像、电生理和损伤研究显示，视觉皮层、后顶叶、辅助眼动区和额叶眼动区（frontal eye field, FEF）参与SPEM；fMRI显示背景刺激增加枕、顶、额区BOLD反应，包括内侧FEF；功能连接分析显示广泛重叠网络。SPEM损害见于多种精神和神经疾病，尤其精神分裂症谱系；MDD中证据不一致，部分研究报告追踪增益降低、扫视异常，部分研究未发现显著损害。迄今尚无MDD中SPEM脑功能相关研究。因此，研究人员开展预注册fMRI研究，使用有/无结构化背景的SPEM任务，探究注意和干扰控制作用，并假设MDD患者追踪增益降低、RMSE和CUS率更高、SPEM相关脑区BOLD更低。

方法关键提要：该预注册研究纳入50例MDD患者和50名健康对照。患者来自德国Bonn周边门诊、日间医院、私人心理治疗机构、咨询服务和社交媒体招募，符合《精神障碍诊断与统计手册第五版》（DSM-5）当前抑郁发作并经SCID-5诊断；对照无当前或既往精神疾病。任务为block设计SPEM，目标以0.4 Hz正弦水平移动，分结构化背景与黑背景；EyeLink 1000记录眼动，计算gain、RMSE和CUS-rate，并行3T fMRI采集BOLD。分析包括混合ANOVA、SPM12一般线性模型、flexible factorial ANOVA，以及CONN中基于10个种子ROI的gPPI功能连接分析；并进行药物和GAD敏感性分析。

研究结果：
人口学与临床结果（Demographic and Clinical Results）。共50例患者和50名对照。组间年龄、教育年限、BMI、每周运动小时、ICAR和MWT-B无差异；患者BDI、RRQ和PANAS负性情感更高，PANAS正性情感更低，每周饮酒天数更少。84%患者接受药物治疗或心理治疗，60%用药，其中56%使用SSRI/SNRIs，8%使用安非他明。患者共病包括广场恐惧、社交焦虑障碍、GAD、惊恐障碍、强迫症、创伤后应激障碍和注意缺陷多动障碍。敏感性分析显示，伴GAD患者RRQ高于不伴GAD患者。

眼动追踪结果（Eye-tracking Results）。因数据质量排除4名参与者，最终48名对照和48例患者；gain分析排除1个统计离群值，RMSE分析排除7个离群值。混合ANOVA显示背景主效应：与无背景相比，结构化背景降低追踪增益（F(1, 93)=136.52, p<.001, η²_G=.14），增加RMSE（F(1, 87)=4.19, p<.05, η²_G=.002）和CUS率（F(1, 94)=69.73, p<.001, η²_G=.05）。无组别主效应，也无背景与组别交互。敏感性分析未显示药物或共病对这些变量的影响。

BOLD结果（BOLD Results）。全样本中，SPEM相对于隐含基线激活右距状沟内皮质延伸至舌回、上顶叶和外侧枕叶、双侧额上回包括双侧内侧FEF、双侧壳核和脑干；相反对比显示枕叶、中央前回、上额回和中额回的大簇。背景present > absent发现两个显著簇：舌回延伸至双侧枕叶、右脑干、左颞梭状回和左中央后回；左额上回包括内侧FEF。背景absent > present发现楔叶一个显著簇。无组别主效应和交互。敏感性分析未显示药物或共病对BOLD结果的影响。

功能连接分析（Functional Connectivity Analysis）。全样本中，SPEM > Fixation显示lFEF、lLGN、lPPC、lV1、rLGN、rPPC、rV1和rV5等种子到枕区负连接，lV1到上回和缘上回、rV1到中颞回、lV5到左额极、rV1和rV5到舌回等连接；rPPC到右顶上小叶为正连接。背景present > absent显示，lFEF、lLGN、lPPC、rPPC、lV1、rV1、lV5和rV5到枕梭状回簇连接显著增加；除rPPC到左枕梭状回在两种背景均为负连接外，其余种子-靶组合在背景present为正、absent为负。lV1到右额上回连接降低，表现为背景present为负、absent为正。无组别交互。组别效应跨背景条件显示：lFEF到右额上回和左尾状核为MDD < Con，对照组为正、MDD为负；lV5到右中额回为MDD > Con，对照组为负、MDD为正；rFEF到右额下回为MDD > Con，对照组为负、MDD为正。敏感性分析提示药物状态和共病GAD可能影响部分连接，但亚组小且不等，应谨慎解释。

讨论总结：行为结果复现了背景降低追踪增益、增加CUS率，并增加RMSE；RMSE效应较小。与假设和部分既往文献相反，未发现MDD与对照在SPEM表现或平均BOLD反应上有差异。研究人员认为，这可能与样本较年轻、排除标准严格、经门诊和社交媒体招募、患者功能相对较好有关；既往行为和认知控制损害多报道于老年、住院、症状更重、共病和用药异质的样本。追踪网络方面，观察到的BOLD激活与既往文献基本一致，新增壳核和脑干激活可能与大样本统计效力有关；壳核参与扫视生成和经黑质许可性去抑制，脑干核团如DLPN和NRTP参与将皮层运动信号传递至小脑并塑造追踪动态。背景效应方面，背景相对于无背景在视觉、脑干、颞梭状回、中央后回和内侧FEF出现激活，与既往类似任务一致，但未发现顶叶增强；absent > present为楔叶激活。无组别效应或交互，提示MDD中行为追踪完整伴随与对照相当的平均BOLD反应。探索性功能连接方面，背景增强多数种子到枕梭状回的连接，提示视觉皮层作为整合枢纽并随任务需求增强；lV1到右额上回连接降低，可能反映自上而下控制与视觉加工解耦，以抑制干扰背景。MDD中lFEF到右额上回和左尾状核连接降低，提示动眼控制与执行及运动启动过程整合减弱；lV5到右中额回、rFEF到右额下回连接增加，提示视觉-前额叶自上而下调节增强，可能支持补偿以保持任务准确性。整体上，MDD中SPEM由重组功能连接支持，表现为核心额-动眼和左额-纹状体通路连接降低，以及视觉与右侧前额叶控制区域连接增加；侧化模式提示动眼控制的半球不对称。无组别×条件交互提示这些连接改变可能为稳定特征。敏感性分析提示药物和GAD与部分连接差异相关，但应谨慎解释。研究限制包括患者异质性、共病和药物共存难以完全分离，排除共病会降低生态效度；组间饮酒差异虽小，未作为协变量，残余影响不能完全排除。

研究结论翻译：这项预注册研究对MDD中的SPEM及其伴随神经激活进行了详细研究。行为和神经影像结果复现了背景对追踪增益、RMSE、CUS和BOLD的强烈影响，且不受组别影响。事后探索性功能连接分析显示MDD存在连接改变，包括额-动眼和左侧额-纹状体通路内连接降低，以及视觉与右侧前额叶区域之间连接增加，提示MDD中SPEM机制发生改变并可能具有补偿性。