張琴，侯勇哲，張偉，王琳*

原發(fā)性失眠(primary insomnia，PI)是一個(gè)重要的社會(huì)健康問題，全球約33%的人都經(jīng)歷過失眠[1]。早醒、難以入睡、睡眠維持困難或無法恢復(fù)為其特征。睡眠不足會(huì)導(dǎo)致心血管疾病、認(rèn)知和情感障礙[2]及肥胖[3]等各種健康問題。目前，PI患者較為一致的易損腦區(qū)尚未明確，臨床治療多以心理療法、口服安眠藥為主，但效果欠佳[4]，因此需要發(fā)現(xiàn)治療失眠的敏感、有效的靶區(qū)。功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術(shù)自1990 年創(chuàng)立以來已廣泛用于神經(jīng)認(rèn)知領(lǐng)域、心理學(xué)以及精神病學(xué)的研究。國內(nèi)外學(xué)者更是應(yīng)用靜息態(tài)fMRI(resting state fMRI，rs-fMRI)揭示了PI 患者腦功能活動(dòng)變化，為PI患者的中樞生物標(biāo)志物探尋提供了新的思路。然而，各研究結(jié)果并不完全一致[5-23]，仍有爭議，可能與病程和疾病嚴(yán)重程度不一、對(duì)PI未進(jìn)行明確分型以及選用不同的分析方法有關(guān)。

雖然Tahmasian等[24]和Jiang等[25]分別應(yīng)用激活似然估計(jì)法(activation likelihood estimation，ALE)和標(biāo)記差異映射分析(signed differential mapping，SDM)對(duì)睡眠障礙患者進(jìn)行了研究。但整合結(jié)果是否會(huì)因納入了功能連接(functional connectivity，F(xiàn)C)、獨(dú)立成分分析(independent component analysis，ICA)及腦灌注等不同的數(shù)據(jù)而不同，以及不同的分析方法是否會(huì)影響PI患者腦區(qū)生物標(biāo)志物的分布仍值得進(jìn)一步探討。因?yàn)橛袑W(xué)者[26]認(rèn)為FC和ICA方法主要是研究種子點(diǎn)與周圍腦區(qū)之間功能的相關(guān)性，與局部一致性(regional honogeneity，ReHo)、低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF)、比率低頻振幅(fraction amplitude of low-frequency fluctuation，fALFF)及動(dòng)態(tài)低頻振幅(dynamic amplitude of low-frequency fluctuation，dALFF)所反映的自發(fā)神經(jīng)腦功能活動(dòng)并不一致，且除非探討的是同類網(wǎng)絡(luò)研究，否則不適合做元分析。此外，腦灌注則是通過測量局部腦血流來反映相應(yīng)腦區(qū)的代謝情況與神經(jīng)活動(dòng)，并不能完全反映大腦神經(jīng)元自發(fā)腦功能活動(dòng)狀況[27]。

因此，為進(jìn)一步研究PI 患者較為一致的易損腦區(qū)，本研究旨在選同類數(shù)據(jù)文獻(xiàn)以擴(kuò)大研究的樣本量，應(yīng)用ALE 元分析工具[28]計(jì)算整合后的大腦激活區(qū)域，探究PI患者的神經(jīng)生物標(biāo)志物。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索

以“原發(fā)性失眠”“原發(fā)性睡眠障礙”“局部一致性”“低頻振幅”“比率低頻振幅”“靜息態(tài)”“功能磁共振成像”為中文檢索詞；以“primary insomnia”“primary insomnia disorder”“PI”“regional honogeneity”“amplitude of low-frequency fluctuation”“fraction amplitude of low-frequency fluctuation”“resting”“functional magnetic resonance”“fMRI”為英文檢索詞，于Web of Science、PubMed及CNKI等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，檢索時(shí)間為自建庫至2022年4月7日。為防止遺漏，對(duì)已有綜述或元分析文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)補(bǔ)充檢索獲得原始數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入EndNote X9文獻(xiàn)管理工具中進(jìn)行篩選。

1.2 文獻(xiàn)篩選

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所納入文獻(xiàn)中的PI診斷標(biāo)準(zhǔn)均符合第Ⅳ版或第Ⅴ版《精神障礙診斷和統(tǒng)計(jì)手冊》；(2)早醒、難以入睡或睡眠維持困難1個(gè)月以上；(3)所納入文獻(xiàn)均為PI患者與健康對(duì)照組(healthy controls，HCs)在rs-fMRI下大腦功能活動(dòng)組間差異的全腦分析；(4)采用ReHo和(或) ALFF/fALFF/dALFF的分析方法；(5) PI患者相對(duì)于HCs差異腦區(qū)結(jié)果必須以蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute，MNI)或Talairach三維峰值坐標(biāo)呈現(xiàn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)采用FC、小世界、度中心度、默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)及其他網(wǎng)絡(luò)等rs-fMRI方法研究的文獻(xiàn)；(2)文獻(xiàn)類型為元分析、綜述及個(gè)案報(bào)道；(3)三維空間峰值坐標(biāo)不明。

1.3 質(zhì)量評(píng)價(jià)

采用紐卡斯?fàn)?渥太華量表(Newcastle-Ottawa Scale，NOS)[29]對(duì)納入的文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。NOS 有3個(gè)層面，共8個(gè)條目：(1)研究對(duì)象選擇4個(gè)條目；(2)組間可比性1 個(gè)條目；(3)結(jié)果測量3 個(gè)條目?？偡譃?分。若結(jié)果≥5分，則可納入進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.4 數(shù)據(jù)提取

背景信息：研究設(shè)計(jì)類型、第一作者、發(fā)表年份、受試者樣本量、年齡及文化程度；rs-fMRI信息：磁共振掃描設(shè)備機(jī)型和場強(qiáng)、所用的分析軟件和分析方法、PI相對(duì)于HCs差異腦區(qū)的個(gè)數(shù)以及結(jié)果呈現(xiàn)的中心坐標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1.5.1 激活似然估計(jì)法元分析

ALE元分析方法基于GingerALE 3.0.2分析工具(www.brainmap.org/ale)。本研究在MNI標(biāo)準(zhǔn)空間下進(jìn)行，因此，需要將以Talairach空間標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告的坐標(biāo)通過Ginger ALE 3.0.2內(nèi)置插件(Lancaster轉(zhuǎn)換)將Talairach坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成MNI坐標(biāo)。隨后根據(jù)該研究組的激活坐標(biāo)集，進(jìn)行三維高斯模型，得到ALE地圖，基于高斯模型計(jì)算腦區(qū)激活概率P值，構(gòu)建3D-P值分布圖?；?D-P值分布圖設(shè)定統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)閾值，設(shè)定參數(shù)如下：錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(false-discovery rate，F(xiàn)DR)P＜0.05，體素大?。?00 mm3，最終得到閾值圖(ALE-image)。最后使用Mango軟件(http://rii.uthscsa.edu/mango/)查看分析得到的ALE結(jié)果閾值圖。

1.5.2 敏感性分析

采用Jackknife 敏感性分析方法對(duì)元分析結(jié)果的可重復(fù)性進(jìn)行檢測，每次剔除1 項(xiàng)研究后，對(duì)剩余研究的數(shù)據(jù)使用Ginger ALE 3.0.2 軟件進(jìn)行ALE 元分析，重復(fù)19次這樣的操作，查看剔除某項(xiàng)研究后的結(jié)果與原結(jié)果的可重復(fù)性。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索

基于以上納排標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢索出的522篇文獻(xiàn)進(jìn)行篩選：剔除67 篇重復(fù)文獻(xiàn)、356 篇不相關(guān)文獻(xiàn)、22 篇FC、14篇默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)及其他網(wǎng)絡(luò)研究、2篇小世界、2篇度中心度研究、13篇綜述和元分析、1篇個(gè)案報(bào)道、25篇經(jīng)過治療后的研究以及1篇數(shù)據(jù)重復(fù)使用，最終納入19篇文獻(xiàn)[5-23](圖1)。其中有1篇分別采用ReHo及ALFF方法對(duì)同一組PI 患者和HCs 進(jìn)行研究[23]，另有2 篇ALFF 采用Slow-4 和Slow-5 頻段對(duì)同一組PI 患者和HCs進(jìn)行研究[8,17]。本文將這些研究結(jié)果分別納入到元分析中，最終納入20個(gè)研究，包括9個(gè)ReHo研究、7個(gè)ALFF研究、3個(gè)fALFF研究及1個(gè)dALFF研究。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖。Fig.1 Flow chart of study selection strategy.

2.2 數(shù)據(jù)提取

共提取PI患者706名，HCs 681名。ReHo差異腦區(qū)76 個(gè)、ALFF 差異腦區(qū)74 個(gè)、fALFF 差異腦區(qū)27 個(gè)、dALFF 差異腦區(qū)2 個(gè)，共計(jì)179 個(gè)。所納入文獻(xiàn)特征見表1。

表1 納入研究的特點(diǎn)Tab.1 Characteristics of included studies

2.3 數(shù)據(jù)分析

2.3.1 激活似然估計(jì)法元分析結(jié)果

結(jié)合ReHo 及ALFF/fALFF/dALFF 數(shù)據(jù)元分析結(jié)果顯示，PI患者相對(duì)于HCs左側(cè)梭狀回和海馬旁回活動(dòng)增高(見表2、圖2)，并未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)減低的腦區(qū)。分別對(duì)ReHo 及ALFF/fALFF 方法進(jìn)行單獨(dú)元分析：ALFF數(shù)據(jù)元分析結(jié)果顯示，PI患者相對(duì)于HCs左側(cè)梭狀回活動(dòng)增高(見表2、圖3)，并未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)減低的腦區(qū)；ReHo 數(shù)據(jù)元分析結(jié)果顯示，PI 患者相對(duì)于HCs 并未出現(xiàn)任何活動(dòng)增高或減低的腦區(qū)。

圖2 采用ReHo 及ALFF/fALFF/dALFF 方法分析PI 患者相對(duì)于HCs活動(dòng)增高腦區(qū)的示意圖，左側(cè)左梭狀回和海馬旁回活動(dòng)增高(體素＞200 mm3，F(xiàn)DR P＜0.05)； 圖3 采用ALFF 方法分析PI 患者相對(duì)于HCs 活動(dòng)增高腦區(qū)的示意圖，左側(cè)梭狀回活動(dòng)增高(體素＞200 mm3，F(xiàn)DR P＜0.05)。ReHo：局部一致性；ALFF：低頻振幅；fALFF：比率低頻振幅；dALFF：動(dòng)態(tài)低頻振幅；PI：原發(fā)性失眠；HCs：健康對(duì)照組。Fig.2 ReHo and ALFF/fALFF/dALFF methods were used to analyze the schematic diagram of brain areas with increased activity in PI patients relative to HCs. The activities of left fusiform gyrus and parahippocampal gyrus were increased; Fig. 3 ALFF methods were used to analyze the schematic diagram of brain areas with increased activity in PI patients relative to HCs. The activities of left fusiform gyrus were increased.ReHo: regional honogeneity; ALFF: low-frequency fluctuation; fALFF:fraction amplitude of low-frequency fluctuation; dALFF: dynamic amplitude of low-frequency fluctuation; PI: primary insomnia; HCs:healthy controls.

表2 PI患者相對(duì)于HCs活動(dòng)增高腦區(qū)的ALE元分析結(jié)果Tab.2 ALE Meta-analysis results of brain regions with increased activity relative to HCs in patients with PI

2.3.2 敏感性分析結(jié)果

左側(cè)梭狀回和海馬旁回在20次分析中重復(fù)性均達(dá)到了17次。

3 討論

本研究采用ALE元分析方法探討了應(yīng)用rs-fMRI技術(shù)研究PI 患者相對(duì)于HCs 大腦活動(dòng)改變的腦區(qū)，元分析結(jié)果顯示，PI 患者易損腦區(qū)主要分布于左側(cè)梭狀回和左側(cè)海馬旁回。本元分析通過對(duì)以往研究的整合分析，獲得PI 患者腦功能活動(dòng)改變較為一致的腦區(qū)，揭示了PI腦損傷可能的神經(jīng)影像學(xué)機(jī)制，從而為臨床提供治療失眠特異的靶向區(qū)域。

3.1 原發(fā)性失眠患者自發(fā)腦活動(dòng)增高的腦區(qū)

梭狀回和海馬旁回屬于邊緣系統(tǒng)的一部分，梭狀回在高空間頻率刺激的感知、負(fù)面情緒加工、整合視覺信號(hào)、介導(dǎo)空間工作記憶等功能中起重要的整合作用，而海馬旁回在負(fù)面情緒加工、處理視覺空間信息和情景記憶等功能中起同等重要的作用，其激活可概括為視聽覺敘事中嵌入的空間信息[30-37]。本研究發(fā)現(xiàn)PI 患者左側(cè)梭狀回和海馬旁回活動(dòng)增高，推測可能與PI患者處于高覺醒狀態(tài)有關(guān)，此外，因?yàn)镻I 患者的大量心理活動(dòng)影響了睡眠的起始或維持，從而導(dǎo)致PI 患者睡眠期間出現(xiàn)學(xué)習(xí)、注意力和工作記憶等功能受損和記憶形成缺陷[38]，這也與睡眠障礙的高喚起理論一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了梭狀回和扣海馬旁回在PI 中的重要性。Dai 等[11]發(fā)現(xiàn)PI 患者左側(cè)梭狀回與匹茲堡睡眠指數(shù)量表顯著相關(guān)。Yu[39]也報(bào)道了PI患者右側(cè)眶額皮質(zhì)和梭狀回的皮質(zhì)厚度與失眠的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性，這說明梭狀回的功能和結(jié)構(gòu)改變與PI的嚴(yán)重程度有關(guān)。Gong等[40]驗(yàn)證了海馬旁回與失眠癥狀有關(guān)。最近的一項(xiàng)研究[41]發(fā)現(xiàn)PI 患者左側(cè)杏仁核與雙側(cè)海馬旁回的FC 增強(qiáng)可能是PI患者出現(xiàn)認(rèn)知、情緒調(diào)節(jié)障礙的機(jī)制之一，這從功能整合角度為PI患者的情緒喚醒理論提供了證據(jù)。

3.2 本元分析結(jié)果的必然性和偶然性及臨床價(jià)值

本元分析出現(xiàn)左側(cè)梭狀回和海馬旁回活動(dòng)增高的必然性在于：首先，在本研究納入的19 項(xiàng)研究(PI 706 名，HCs 681 名)中，樣本量足夠大；其次，左側(cè)梭狀回的活動(dòng)增高在3 項(xiàng)研究(PI 66 名，HCs 66 名)中出現(xiàn)[8,11,23]，左側(cè)海馬旁回的活動(dòng)增高在4 項(xiàng)研究(PI 146 名，HCs 119 名)中出現(xiàn)[6,9,10,23]；最后，ALFF 值在左側(cè)梭狀回[8,23]和海馬旁回[6,23]中增高的研究各占了兩項(xiàng)，因此在提取中心坐標(biāo)(活動(dòng)腦區(qū)的位置信息)時(shí)比較集中，即坐標(biāo)信息足夠讓此腦區(qū)顯現(xiàn)出來。此外，ALE 元分析作為一種概率分布，報(bào)告了較多激活點(diǎn)的研究對(duì)元分析的影響更大，進(jìn)而使研究結(jié)果落在與激活點(diǎn)接近腦區(qū)的概率就更大，這可能是出現(xiàn)此結(jié)果的一個(gè)偶然因素。

入睡是從清醒到睡眠的一系列心理生理變化的復(fù)雜過程轉(zhuǎn)變，其特點(diǎn)是大腦對(duì)外部刺激的反應(yīng)能力逐漸降低，行為平靜度增加[42]。本元分析結(jié)果表明，PI 患者功能網(wǎng)絡(luò)的改變或失衡集中在視覺認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)(左側(cè)梭狀回活動(dòng)增加)、情緒調(diào)節(jié)(左側(cè)海馬旁回活動(dòng)增加)方面。從神經(jīng)影像學(xué)的角度來看，這些改變的功能網(wǎng)絡(luò)可作為潛在的治療靶點(diǎn)，如經(jīng)皮耳廓迷走神經(jīng)刺激可以減輕PI患者感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過度激活，重新平衡睡眠穩(wěn)態(tài)，改善PI患者的睡眠質(zhì)量和延長睡眠時(shí)間[43-44]。重復(fù)經(jīng)顱磁刺激可以改善睡眠質(zhì)量、優(yōu)化睡眠結(jié)構(gòu)并在更大程度上保持治療效果[45]。因?yàn)槭呤蔷裾系K發(fā)作的預(yù)測因素[46]，并且情緒調(diào)節(jié)困難的個(gè)體則容易出現(xiàn)失眠[47]，所以對(duì)失眠的治療提供了預(yù)防重度抑郁癥發(fā)作的關(guān)鍵機(jī)會(huì)[48]。

3.3 本元分析與先前元分析結(jié)果不一致的原因

本元分析方法通過增加樣本量、改進(jìn)納排標(biāo)準(zhǔn)(只納入反映大腦自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)改變的文獻(xiàn))得出左側(cè)梭狀回和海馬旁回的活動(dòng)增高。然而，Jiang等[25]基于SDM元分析發(fā)現(xiàn)異?；顒?dòng)(活動(dòng)增高)出現(xiàn)在右側(cè)海馬旁回和左側(cè)扣帶回/扣帶回旁回腦區(qū)，而在右側(cè)小腦和左側(cè)額上回/眶內(nèi)側(cè)回的活動(dòng)減少。本研究未得出以上結(jié)果，可能的原因是：采用了不同的元分析軟件；本研究納入文獻(xiàn)提取的中心坐標(biāo)(活動(dòng)腦區(qū)的位置信息)過于分散或者是數(shù)量過少從而沒有滿足閾值，因此沒有顯現(xiàn)出來；本研究各樣本既存在性別、年齡、文化程度以及病程等方面的差異，亦有疾病的嚴(yán)重程度與其對(duì)日間功能的損害情況存在差異，也可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果不同。此外，Tahmasian等[24]基于ALE元分析沒有發(fā)現(xiàn)異常活動(dòng)的腦區(qū)，可能是由于沒有納入足夠的文獻(xiàn)導(dǎo)致樣本量不足；也有可能是與他們的研究不僅納入了ReHo、ALFF、FC、ICA，還納入了t-fMRI、VBM和PET有關(guān)，因?yàn)閠-fMRI、PET、VBM與rs-fMRI（ReHo、ALFF、FC、ICA）的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)預(yù)處理以及統(tǒng)計(jì)方法不完全相同，所以導(dǎo)致沒有發(fā)現(xiàn)異?；顒?dòng)的腦區(qū)。

本元分析尚未發(fā)現(xiàn)PI 患者腦區(qū)有活動(dòng)減低，這可能與納入研究中報(bào)道的活動(dòng)減低腦區(qū)比較少有關(guān)。所納入19 個(gè)研究中，有16 個(gè)研究報(bào)道了活動(dòng)減低的腦區(qū)，其中就有5個(gè)研究異?；顒?dòng)腦區(qū)的中心坐標(biāo)均小于3個(gè)。而且，ALE元分析作為一種概率分布，報(bào)告了較多激活點(diǎn)的研究對(duì)元分析的影響更大，分析過程中若坐標(biāo)較少可能導(dǎo)致不能滿足閾值，或這些活動(dòng)腦區(qū)的位置信息過于分散，不能使研究結(jié)果落在與激活點(diǎn)接近的腦區(qū)[27]，這也可能是單獨(dú)對(duì)ReHo 進(jìn)行元分析為什么沒有出現(xiàn)任何活動(dòng)增高或減低腦區(qū)的原因。因此，PI患者相對(duì)于HCs是否有活動(dòng)減低的腦區(qū)以及單獨(dú)對(duì)ReHo進(jìn)行元分析是否有活動(dòng)增高或減低的腦區(qū)還有待進(jìn)一步探討。

3.4 局限性

雖然本文較之前的元分析更能反映PI患者大腦自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)改變，但仍存在局限性。(1)本研究采用了較為嚴(yán)格的排除標(biāo)準(zhǔn)，排除了通過藥物或針刺治療的文章，導(dǎo)致最終納入分析的文獻(xiàn)較少；(2)納入研究的樣本量尚有欠缺，這些文獻(xiàn)中只有3個(gè)研究采用了fALFF 分析方法,只有1 個(gè)研究采用了dALFF 分析方法，fALFF 和dALFF 的研究數(shù)量太少從而不能單獨(dú)做Meta 分析，(3) ALE 元分析不僅忽略了研究間的變異，也沒有考慮到激活的強(qiáng)度，這可能導(dǎo)致激活強(qiáng)度不高的腦區(qū)被遺漏。然而，腦成像的ALE元分析方法具有對(duì)不同研究中位置信息整合的優(yōu)點(diǎn)，未來可應(yīng)用ALE 元分析方法探討某種疾病的患者腦功能活動(dòng)改變較為一致的腦區(qū)。

綜上所述，本文通過ALE 元分析發(fā)現(xiàn)PI 患者較為一致的易損腦區(qū)為左側(cè)梭狀回和海馬旁回，有助于從神經(jīng)影像學(xué)的角度進(jìn)一步理解PI腦損傷。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。