中尺度全脑波动分析:揭秘氯胺酮跨多脑区的快速抗抑郁机制

【字体: 时间:2025年04月20日 来源:Translational Psychiatry 5.8

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  抑郁症(Depression)严重影响全球人群健康,氯胺酮(Ketamine)虽有快速抗抑郁效果,但相关机制不明。研究人员构建中尺度全脑波动分析平台(MBFA-platform)进行研究,发现氯胺酮主要通过网络动力学发挥补偿作用。该研究为揭示抑郁症病因和治疗提供新视角。

  在当今社会,抑郁症已成为一个不容忽视的全球性健康问题,它就像一片笼罩在人们心头的阴霾,影响着全球约 3.8% 的人口 ,给个人、家庭和社会都带来了沉重的负担。长期的社会压力被认为是抑郁症的一个关键诱因,它会悄无声息地改变人们的心理状态,降低社会功能和社会动机,这些变化都是抑郁症的重要特征。
为了深入了解抑郁症的发病机制以及氯胺酮的快速抗抑郁作用,天津医科大学的研究人员展开了一项重要研究。他们通过构建中尺度全脑波动分析平台(MBFA-platform),全面且深入地探究了多个脑区在抑郁症中的协同编码情况,以及氯胺酮是如何调节这些脑区来发挥其快速抗抑郁效果的。

研究人员运用了多种关键技术方法。在实验动物方面,选用了雄性成年(8 - 12 周)的 C57BL/6 小鼠和 CD - 1 雄性退休繁殖小鼠 ,并将其随机分组进行慢性社会挫败应激(CSDS)实验 ,以此模拟人类在日常生活中所遭受的压力。在数据采集上,采用多区域体内记录技术,在小鼠的多个脑区(如前额叶皮层(PFC)、伏隔核(NAc)、基底外侧杏仁核(BLA)等)植入定制的多区域电极阵列,记录局部场电位(LFP) 。此外,还运用了神经振荡分析、脑网络分析以及支持向量机(SVM)等技术对数据进行处理和分析。

研究结果表明:

  • CSDS 导致抑郁样行为:经过 CSDS 处理的小鼠,在社会互动测试(SIT)中表现出明显的社会回避行为,蔗糖偏好测试(SPT)中蔗糖偏好降低,在悬尾测试(TST)中绝望行为增加,这些都充分表明 CSDS 能够诱导小鼠产生抑郁样行为。
  • CSDS 影响多脑区神经振荡:在 SIT 过程中记录 8 个脑区的脑电活动,分析发现 CSDS 组小鼠在大多数频率范围和脑区的振荡与对照组相比都有显著变化,并且多个频率带的 PSD 比值与社会指数呈负相关。通过支持向量机解码器分类实验发现,所有 8 个脑区基于振荡都具有分类能力,其中 BLA 在 CSDS 诱导的社会互动功能障碍中可能起着相对重要的作用。
  • CSDS 影响八脑区网络和信息传输:研究发现 CSDS 小鼠的脑网络全局效率普遍降低,多个脑区之间的信息流动也出现失衡,这说明 CSDS 会损害脑网络功能。同时,研究还发现多区域网络在区分 CSDS 和对照小鼠方面比振荡特征表现更优,两者结合时辨别性能最佳。
  • 氯胺酮快速缓解社会回避行为并改善脑网络功能:给予经过 CSDS 处理的小鼠氯胺酮(20mg/kg 腹腔注射)后,小鼠的社会指数显著增加,运动能力没有改变,这表明氯胺酮能够快速缓解社会回避行为。同时,氯胺酮处理后,小鼠脑区的 PSD 比值在高 theta 和低 gamma 频段有显著变化,八脑区网络的全局效率在所有频段都有所增加,特别是在低 theta 和高 theta 频段。此外,氯胺酮还显著改变了 PrL 和 vHPC 的信息流出以及 VTA 和 NAc 的信息流入。
  • MBFA 平台可用于评估氯胺酮的快速抗抑郁效果:利用 MBFA 平台进行分类实验发现,在区分氯胺酮 / 生理盐水处理组时,网络特征的分类准确率更高;在区分对照组、CSDS 组和氯胺酮处理组时,振荡特征的分类准确率更高。这表明氯胺酮对神经振荡和网络特征都有影响,且对网络特征的影响更显著。

在研究结论和讨论部分,该研究成功构建了 MBFA 平台,通过这个平台揭示了 CSDS 诱导的抑郁样行为与多脑区神经振荡和脑网络功能变化之间的关系,同时也明确了氯胺酮主要通过网络特征(如网络全局效率和脑区间信息流)发挥补偿作用,从而实现其快速抗抑郁效果。

这项研究意义重大,它为揭示抑郁症的病因提供了新的视角,让我们对抑郁症的发病机制有了更深入的理解。同时,MBFA 平台的应用也为精神疾病的治疗干预提供了一种全新的方法,有助于开发更有效的治疗策略,为广大抑郁症患者带来新的希望。此次研究成果发表在《Translational Psychiatry》上,为该领域的研究提供了重要的参考依据,推动了抑郁症研究的进一步发展。

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