技術(shù)前沿 | 從炎癥因子到腦功能：依瑞德fNIRS技術(shù)助力首次揭示首發(fā)與復(fù)發(fā)抑郁的神經(jīng)機(jī)制差異

前 言

抑郁癥已成為全球致殘的主要原因之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測，到2030年，抑郁癥將成為全球疾病負(fù)擔(dān)的主要貢獻(xiàn)者。同時(shí)，抑郁障礙的復(fù)發(fā)率始終居高不下，這種高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)顯著增加了家庭負(fù)擔(dān)和自殺風(fēng)險(xiǎn)，因此，深入理解抑郁癥的病理機(jī)制、發(fā)病及復(fù)發(fā)原因，對于識別風(fēng)險(xiǎn)生物標(biāo)志物和發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)至關(guān)重要。

臨床上，我們習(xí)慣將復(fù)發(fā)定義為“病情反復(fù)”、“療效不佳”或“功能損害加重”。但如果從神經(jīng)生物學(xué)層面重新審視，一個(gè)更值得追問的問題是：復(fù)發(fā)，是病理程度的累積，還是系統(tǒng)機(jī)制的轉(zhuǎn)變？

過去二十年，大量證據(jù)支持抑郁癥存在低度慢性炎癥反應(yīng)。IL-6、CRP、TNF-α 等促炎因子升高，IL-4、IL-10 等抗炎因子下降，這些發(fā)現(xiàn)具有相當(dāng)穩(wěn)定的重復(fù)性。炎癥假說逐漸從邊緣理論進(jìn)入主流框架，但現(xiàn)有研究仍存在明顯斷層：

1.多數(shù)研究僅比較抑郁患者與健康對照，較少區(qū)分首次發(fā)作與復(fù)發(fā)患者。

2.炎癥指標(biāo)與腦功能測量往往分離，缺乏同步評估。

3.靜息態(tài)研究較多，而任務(wù)態(tài)研究相對不足。

這意味著我們對抑郁機(jī)制的理解仍停留在并列描述階段，而非關(guān)注抑郁不同發(fā)作階段，其神經(jīng)-免疫耦合的耦合模式是否一致。

2026年3月，河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院精神科安翠霞教授在《Journal of Affective Disorders》（IF=4.9）發(fā)表研究論文“Inflammatory factors and cerebral hemodynamics in patients with first-episode and recurrent depression”。該研究同步檢測外周炎癥因子水平與任務(wù)態(tài)fNIRS信號，系統(tǒng)比較了首發(fā)抑郁（FED）與復(fù)發(fā)抑郁（RED）患者的神經(jīng)免疫特征。

這項(xiàng)工作并未試圖再次證明抑郁與“炎癥升高”相關(guān)聯(lián)這一早已被反復(fù)驗(yàn)證的事實(shí)，而是嘗試回答一個(gè)更具體的問題：當(dāng)炎癥狀態(tài)持續(xù)存在時(shí) ，大腦在任務(wù)負(fù)荷下的功能響應(yīng)是否發(fā)生了改變？

研究方法

研究對象

●共納入30例FED患者、35例RED患者和30例健康對照（HC）。

●使用24項(xiàng)漢密爾頓抑郁量表（HAMD-24）評估抑郁嚴(yán)重程度。

●排除影響炎癥因子水平的因素，如吸煙、肥胖、免疫藥物使用等。

炎癥因子檢測

●采集清晨空腹靜脈血，使用雙抗體夾心ELISA法檢測以下因子：

促炎因子：IL-6、CRP、TNF-α

抗炎因子：IL-4、IL-10

fNIRS數(shù)據(jù)采集

●采用武漢依瑞德集團(tuán)BS-7000近紅外光譜系統(tǒng)進(jìn)行腦血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集，該系統(tǒng)采用690nm和830nm雙波長。探頭排布采用22個(gè)發(fā)射器和20個(gè)探測器，形成67個(gè)通道，每個(gè)通道的發(fā)射器與探測器間距約為3cm。

●檢測任務(wù)采用言語流暢性任務(wù)（VFT），范式分為30秒任務(wù)前休息、60秒任務(wù)執(zhí)行及60秒任務(wù)后休息，具體流程如圖1所示。

●采用依瑞德NirMap 3D定位系統(tǒng)記錄參考點(diǎn)（Nz、Cz、AL、RL）及所有光極的空間坐標(biāo)，通過NIRS-SPM方法將67個(gè)通道精準(zhǔn)投射至大腦皮層表面，結(jié)合布羅德曼分區(qū)，將通道聚合為14個(gè)感興趣區(qū)域（ROIs），涵蓋背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC）、軀體感覺皮層（SSC）等關(guān)鍵腦區(qū)，通道布局與ROI劃分如圖2所示。

圖1 VFT任務(wù)范式示意圖

圖2 (A) 探頭2D布局 (B) 通道3D空間定位

(C) 通道與14個(gè)ROI的對應(yīng)關(guān)系

fNIRS數(shù)據(jù)分析

采用武漢依瑞德集團(tuán)專為fNIRS數(shù)據(jù)分析開發(fā)的高效數(shù)據(jù)分析工具NirMaster進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，建立標(biāo)準(zhǔn)化分析流程，包括通道質(zhì)量控制、空間定位、數(shù)據(jù)預(yù)處理，指標(biāo)提取和統(tǒng)計(jì)繪圖。整個(gè)流程參數(shù)透明、可復(fù)現(xiàn)，為跨研究比較提供基礎(chǔ)。

●計(jì)算變異系數(shù)（CV），剔除低質(zhì)量通道（CV > 20%）

●帶通濾波（0.01–0.1 Hz）

●修正后的Beer-Lambert定律計(jì)算氧合血紅蛋白（HbO2）濃度變化

●任務(wù)期內(nèi)HbO2積分值作為激活指標(biāo)

NirMaster數(shù)據(jù)分析軟件

統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 26.0，結(jié)合t檢驗(yàn)、方差分析、Mann-Whitney U檢驗(yàn)、Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)及Pearson相關(guān)性分析。

研究結(jié)果

臨床特征

●FED與RED組在年齡、性別、教育年限、BMI、HAMD-24評分上無顯著差異。

●RED組病程更長、首次發(fā)病年齡更早、發(fā)作次數(shù)更多、藥物治療時(shí)間更長。

炎癥因子水平

兩組患者相比HC組：

●促炎因子（IL-6、CRP、TNF-α）顯著升高

●抗炎因子（IL-4、IL-10）顯著降低

●但FED與RED之間無顯著差異（見表1）

表1 各組血清炎癥因子水平對比

腦血流動(dòng)力學(xué)特征

●兩組患者在左側(cè)DLPFC和左側(cè)SSC區(qū)域的HbO2激活水平顯著低于HC組（見圖3）。

●三組研究對象的全腦皮層激活模式3D可視化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ED組與RED組的皮層激活強(qiáng)度整體低于HC組，主要差異集中在DLPFC_L和SSC_L區(qū)域（見圖4）。

●FED與RED組之間無顯著差異（見表2）。

圖3 三組在左側(cè)DLPFC和左側(cè)SSC的HbO2激活對比

圖4 三組VFT任務(wù)期間皮層激活模式3D可視化

表2 三組VFT任務(wù)期間大腦不同區(qū)域（興趣區(qū)域）中HbO2的激活情況

相關(guān)性分析（關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：耦合方向的改變）

在首次發(fā)作組中，TNF-α 水平與左側(cè) DLPFC 激活呈正相關(guān)。炎癥越高，任務(wù)激活越強(qiáng)。

而在復(fù)發(fā)組中，TNF-α 與右側(cè) DLPFC 及額極區(qū)激活呈負(fù)相關(guān)。炎癥越高，激活越弱。

圖5 各組炎癥因子與ROI激活水平的相關(guān)性分析

研究結(jié)論

1. 炎癥激活的共同性與特異性：FED和RED患者均表現(xiàn)出顯著的促炎細(xì)胞因子升高和抗炎細(xì)胞因子降低，但兩組間炎癥水平無顯著差異，提示炎癥異常可能在首次發(fā)作時(shí)即已建立，而非隨復(fù)發(fā)累積性加重。

2. 前額葉功能損害的普遍性：兩組患者均在DLPFC_L和SSC_L表現(xiàn)出任務(wù)相關(guān)HbO?反應(yīng)降低，表明前額葉皮層功能障礙是抑郁癥的核心神經(jīng)生物學(xué)特征，與疾病階段無關(guān)。

3. 神經(jīng)免疫耦合的階段依賴性轉(zhuǎn)變：TNF-α與DLPFC功能的相關(guān)性方向在FED（正相關(guān)）和RED（負(fù)相關(guān)）之間發(fā)生逆轉(zhuǎn)，這是本研究最具創(chuàng)新性的發(fā)現(xiàn)。這一"代償-毒性"轉(zhuǎn)變提示抑郁癥復(fù)發(fā)可能涉及從適應(yīng)性到非適應(yīng)性的神經(jīng)免疫過渡，而非簡單的生物學(xué)損害累積。

4. 潛在的生物標(biāo)志物價(jià)值：TNF-α與DLPFC功能的耦合模式可能作為區(qū)分抑郁癥不同階段的神經(jīng)免疫生物標(biāo)志物，為疾病分期和個(gè)體化治療提供客觀依據(jù)。

5. 治療啟示：針對表現(xiàn)出神經(jīng)毒性炎癥特征的RED患者，采用TNF-α信號的抗炎治療和針對DLPFC腦區(qū)的神經(jīng)調(diào)控可能帶來新的療效。

總結(jié)與展望

本研究是fNIRS技術(shù)在抑郁癥神經(jīng)免疫研究領(lǐng)域的重要應(yīng)用范例。研究首次揭示了首發(fā)與復(fù)發(fā)性抑郁癥在神經(jīng)免疫耦合模式上的本質(zhì)差異，提出了"適應(yīng)-耗竭"的動(dòng)態(tài)病理模型，為抑郁癥的精準(zhǔn)分型和治療策略優(yōu)化提供了重要的神經(jīng)生物學(xué)證據(jù)。

科學(xué)的進(jìn)展，有時(shí)不是增加新的工具，而是在不同系統(tǒng)，多模態(tài)整合之間，找到真正決定方向的連接點(diǎn)，武漢依瑞德集團(tuán)作為無創(chuàng)腦機(jī)與神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，將繼續(xù)致力于助力fNIRS技術(shù)在精神神經(jīng)科學(xué)研究和臨床實(shí)踐中的創(chuàng)新應(yīng)用，為抑郁癥等重大腦疾病的機(jī)制研究和診療優(yōu)化提供可靠的技術(shù)支撐。我們期待與更多臨床和科研團(tuán)隊(duì)合作，共同探索fNIRS技術(shù)在精神醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

撰文：程 禎

審核：堯利書、鐘 健

編輯：馬睿琦

參考文獻(xiàn)：

ZHEN F, MA H, WANG W, et al. Inflammatory factors and cerebral hemodynamics in patients with first-episode and recurrent depression[J]. Journal of Affective Disorders, 2026, 402: 121383.

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