电惊厥治疗(ECT)是最古老、最有效的神经刺激形式之一。然而，尽管最近几十年进行了ECT神经影像学研究，但其作用机制尚不清楚。神经刺激是治疗重度抑郁症的主流方法。神经调控技术对某些神经靶点进行重复性磁刺激或电刺激，但在侵袭性、空间选择性、作用机制和疗效方面存在显著差异。尽管存在这些差异，最近对经颅磁刺激（TMS）和脑深部刺激（DBS）治疗个体的分析却发现了一个共同的神经网络，它可能在治疗反应中起着因果作用。

这篇文献探究了电休克疗法（ECT）的神经元基础是否同样与这一抑郁因果网络（CDN）相关，研究目的是对接受电休克疗法的三组患者（右侧单侧患者 246 人，位颞侧患者 79 人，混合型患者 61 人）进行全面分析。

研究方法上，作者对皮质和皮质下的体积变化以及电场（EF）分布进行了数据驱动的无监督多变量神经影像分析主成分分析（PCA），以探索 CDN 内与抗抑郁结果相关的变化。EF 采用有限元法求解，电极上的电流为单位电流，然后根据特定设备的电流振幅进行缩放。PCA 方法分别对 RUL、BT 和 MIX 的 EF 和结构数据进行了六次连续的 PCA 分析（在 PCA 分析前对不同个体的变量进行了归一化处理）。使用 Cattell's scree 检验来确定要分析的 PC 数。还进行了事后分析评估（1）PC 与临床结果之间的相关性：ΔMADRS ~ PC1 + PC2 + 年龄 + nECT（nECT：ECT 治疗次数，ΔMADRS：与基线（T2-T1）/T1 相比的变化百分比，负值表示反应较好），以及（2）载荷与因果抑郁网络（CDN）之间的空间相似性。因果抑郁网络是从组合电路图中提取的。由于本文前述的容积研究结果基于 85 个皮层和皮层下区域，因此使用 MNI 空间中的这些特定区域来确定基于体素的地图的平均值。随后在计算比较空间相似性时以这 85 个区域值为参考。

Fig. 1: The relationship between Electric Field (EF) and volume change (ΔVOL)

386 名受试者（平均年龄 54 岁，女性 233 人）的 MADRS 基线为 25.5，平均接受了 12.5 次 ECT 治疗，MADRS 平均下降了 59%。本文验证了以前的研究结果：发现大脑几乎每个区域的体积都有所增加，效应大小（Cohen's d）从-0.02到1.93不等，相当于体积增加0%（左侧小脑）到6.7%（右侧杏仁核）。在 85 个区域中，75% 的区域体积至少增加了 0.5 个效应大小或更多。246名患者仅接受了RUL ECT置入治疗，79名患者仅接受了位时（BT）治疗，61名患者先接受了RUL治疗，随后转为BT（MIX）治疗。BT 组和 MIX 组的总体体积变化高于 RUL 组。BT 组和 MIX 组平均 ECT 治疗次数更多。此外，与 ECT 治疗次数无关，BT 和 MIX 的大脑平均 EF 振幅也更高。

Fig. 2: Unsupervised multivariate analysis was conducted using Principal Component Analysis (PCA) on the ΔVOL values.

第一个 PC（PC1ΔVOL）分别占 RUL 组、BT 组和 MIX 组体积变化方差的 42%、42% 和 41%。这 42% 的方差表明，在区域体积增加方面，个体内部存在很强的交叉相关性。该主效应的载荷显示出与 CDN 的空间相似性。第二个 PC（PC2 ΔVOL）分别占方差的 6%、8% 和 11%，其负载在空间上与 CDN 非常相似。与 CDN 相似，PC2ΔVOL 网络在腹外侧前额叶回、喙状扣带回前皮层（rACC）、扣带回下皮层、扣带回后皮层、海马、杏仁核和内侧皮层等区域显示出较低的负荷（相对体积变化）。相反，在顶叶皮层下部和上部、枕叶外侧区域以及右侧额叶中部尾回（又称额叶眼区）则观察到数量增加。置换检验表明，这些相关值远远高于通过对不同受试者的基线图像进行洗牌而产生的随机体积增加值。此外，用多元回归 "CDN 值"~PC1 + PC2 对第一和第二分量进行头对头测试，结果表明第一分量和第二分量的相关系数始终高于第一分量（p < 0.0001）。

Fig. 3: Unsupervised multivariate analysis was conducted using Principal Component Analysis (PCA) on the EF values.

总的来说，尽管治疗方式（ECT vs TMS 和 DBS）和方法学方法（结构网络 vs 功能网络）不同，但本文发现三组患者 CDN 内的变化模式高度相似（85 个区域的空间相似性：r = 0.65、0.58、0.40，df = 83）。最重要的是，这种模式的表达与临床结果相关。

本文的研究结果进一步证明了抑郁症的治疗干预措施与 CDN 趋于一致。优化对这一网络的调节可以改善神经刺激治疗抑郁症的效果。

原始出处：

Argyelan, M., Deng, ZD., Ousdal, O.T. et al. Electroconvulsive therapy-induced volumetric brain changes converge on a common causal circuit in depression. Mol Psychiatry (2023). https://doi.org/10.1038/s41380-023-02318-2