依瑞德近紅外探究新冠肺炎患者的情緒癥狀、認(rèn)知功能以及腦血流動(dòng)力學(xué)變化

前言

中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院李衛(wèi)暉教授團(tuán)隊(duì)在《World Journal of Psychiatry》發(fā)表了題為《Mood symptoms, cognitive function, and changes of brain hemodynamics in patients with COVID-19: A functional near-infrared spectroscopy study》的研究，該文主要探討COVID-19感染對患者情緒癥狀（主要是抑郁和焦慮）、認(rèn)知功能以及大腦血流動(dòng)力學(xué)變化的影響，并使用近紅外腦功能成像（fNIRS）技術(shù)檢測COVID-19患者在靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)下的皮質(zhì)激活變化，以及這些變化與情緒癥狀之間的關(guān)系。研究中使用的fNIRS設(shè)備是由武漢依瑞德集團(tuán)旗下資聯(lián)虹康生產(chǎn)的BS-7000臺(tái)式近紅外腦功能成像系統(tǒng)。

研究方法

被試

共58名受試者，包括29名首次急性COVID-19患者和29名健康對照組。

量表評(píng)估

COVID-19患者組使用患者健康狀況問卷（PHQ-9）和廣泛性焦慮量表（GAD-7）評(píng)估情緒狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)

所有受試者需要按要求執(zhí)行言語流暢性任務(wù)（VFT），在任務(wù)期間，要求受試者在限定時(shí)間內(nèi)盡可能多地說出與指定語義類別相關(guān)的詞匯。類別包含“蔬菜、動(dòng)物、水果”三個(gè)語義類別，每個(gè)類別詞匯包含30秒任務(wù)前準(zhǔn)備期、60秒任務(wù)期和60秒任務(wù)后靜息期。靜息態(tài)測查任務(wù)：所有受試者還需接受5分鐘的靜息態(tài)fNIRS測量，要求受試者保持靜止、睜眼、放松且保持清醒。

fNIRS數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集使用武漢依瑞德集團(tuán)旗下資聯(lián)虹康生產(chǎn)的BS-7000臺(tái)式fNIRS設(shè)備，性能優(yōu)異。采樣率為100Hz，16個(gè)發(fā)射極和16個(gè)接收極共同構(gòu)成53個(gè)通道，通道覆蓋前額葉皮層，以測量該部分腦區(qū)的血紅蛋白濃度變化。

圖1 通道排布圖

圖2 四種連接類型。A：短連接 - I 型，指每個(gè)感興趣區(qū)域在同側(cè)半球內(nèi)的連接；B：短連接 - II 型，指不同感興趣區(qū)域在同側(cè)半球內(nèi)的連接；C：長連接 - I 型，指對稱的感興趣區(qū)域之間的跨半球連接；D：長連接 - II 型，指不對稱的感興趣區(qū)域之間的跨半球連接。

研究結(jié)果

01

靜息態(tài)功能連接（rsFC）

患者組在雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC）的功能連接顯著低于對照組。患者組的局部效率和度中心性在DLPFC-R顯著降低，表明信息傳遞效率和處理能力下降。rsFC與PHQ-9和GAD-7評(píng)分呈正相關(guān)，表明情緒癥狀的嚴(yán)重程度與大腦網(wǎng)絡(luò)異常有關(guān)。

表1 四種功能連接的連接邊數(shù)

圖3 功能連接的組間比較

02

任務(wù)態(tài)激活

在VFT任務(wù)中，感染組在雙側(cè)Broca區(qū)的激活顯著低于對照組組。患者組的DLPFC-L激活與PHQ-9評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)，表明抑郁癥狀越嚴(yán)重，DLPFC-L的激活越低。

圖4 基于S積分值的氧合血紅蛋白活躍度

03

情緒癥狀與大腦激活的關(guān)系

患者組的S2連接數(shù)量和全局效率與PHQ-9和GAD-7評(píng)分呈正相關(guān)，表明情緒癥狀與大腦功能連接的異常有關(guān)。

圖5 連接邊數(shù)的組間比較

表2 以年齡和性別作為協(xié)變量時(shí)，PHQ-9或GAD-7得分與感染組各項(xiàng)指標(biāo)之間的偏相關(guān)關(guān)系

表3 PHQ-9或GAD-7得分與不同區(qū)域積分值之間的相關(guān)性

研究結(jié)論

通過fNIRS提供的影像學(xué)視角和量表評(píng)估，發(fā)現(xiàn)COVID-19感染使雙側(cè)Broca區(qū)和DLPFC的功能連接和激活降低，進(jìn)而影響語言和認(rèn)知功能，導(dǎo)致精神癥狀（抑郁和焦慮）。COVID-19引起的心理和情緒問題不僅與外部社會(huì)因素有關(guān)，還涉及大腦神經(jīng)機(jī)制和異常神經(jīng)回路。研究存在局限性，如感染組感染情況的異質(zhì)性、樣本量有限等，未來研究可改進(jìn)這些方面。

參考文獻(xiàn)：

Ma WJ, Yuan RC, Peng ZY, et al. Mood symptoms, cognitive function, and changes of brain hemodynamics in patients with COVID-19: A functional near-infrared spectroscopy study[J]. World J Psychiatry, 2025, 15(3): 100112.

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