0 引言

       广泛性焦虑症（generalized anxiety disorder, GAD）是临床常见的精神系统疾病，其主要表现为以过度的紧张、担心、忧虑为特征，并可伴有坐立不安、心慌、出汗、口干等植物神经功能紊乱症状^[1]。流行病学调查显示^{[2, 3]}，GAD终生患病率约为5.7%，65岁以下患者12个月患病率约为1.7%，65岁以上患者为3.4%，约62%的GAD患者在其一生中至少经历过一次重度抑郁症发作，且女性明显多于男性。因此，探寻GAD的神经病理机制对于选择合适疗法治疗具有十分重要的临床意义。

       静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging, rs-fMRI）技术具有无创、可视化、高分辨率的优势，能够客观反映人体大脑功能变化情况，对于评估患者脑功能损伤程度具有重大参考价值。其中，静息态功能连接（resting-state functional connectivity, rs-FC）是rs-fMRI中常用的一种分析方法，主要用于检查大脑不同区域神经元之间的相互作用^[4]。但人体大脑不同区域之间的连接不是静态的，而是动态的，脑网络之间的神经通信具有高度灵活性^[5]。Rs-FC不足以反映大脑复杂神经系统的时变特征，动态功能连接（dynamic functional connectivity, dFC）在短时间尺度上捕捉时变连续特征，反映脑功能网络改变情况，可以捕捉到大脑在不同任务状态的动态网络变化，具有很好的时间稳定性^[6]。既往研究多采用rs-FC探讨GAD的神经病理机制，而对GAD的dFC研究较少^{[7, 8]}。既往多项研究表明^{[9, 10, 11]}，将sFC和dFC结合起来可以更全面地了解功能性脑活动，如抑郁症、卒中、认知功能减退等。杏仁核不仅是情感网络重要脑区，也是边缘系统重要组成部分，参与情绪记忆、情绪调节、学习和决策中的关键作用等功能^[12]。因此，本研究中，我们以杏仁核为种子点，观察GAD患者患者的rs-FC和dFC改变特征。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       研究选取2023年2月至2024年6月期间于中国中医科学院广安门医院就诊的35例GAD患者作为研究对象，同时通过社会招募方式选取35例健康志愿者（healthy controls, HCs）作为对照。两组受试者在人口学特征（包括年龄、性别构成及受教育程度）方面均保持均衡。研究方案严格遵循《赫尔辛基宣言》的伦理准则，并获得中国中医科学院广安门医院伦理审查委员会的审批（批件号：2022-062-KY-01），所有参与者在充分了解研究内容后均签署了知情同意书。

1.2 诊断标准

       依据美国精神病学会制订的《精神障碍诊断与统计手册》（第五版）（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders 5, DSM-5）中关于GAD的诊断标准。

1.3 纳入标准

       GAD组：（1）符合DSM-5美国精神疾病广泛性焦虑症诊断标准；（2）14项汉密尔顿焦虑量表（Hamilton Anxiety Scale 14, HAMA-14）评分≥7；（3）年龄18~70岁；（4）右利手；（5）治疗前2周未使用过抗焦虑药物或其他治疗者，或已使用但已停止2周者；（6）文化程度为初中以上；（7）已签署知情同意书者。

       HC组：（1）HAMA-14评分<7分；（2）年龄18~70岁；（3）右利手。

1.4 排除标准

       （1）伴有精神分裂症或其他精神性障碍患者；（2）患有严重躯体疾病、恶性肿瘤或中枢神经系统器质性病变者；（3）酒精或药物成瘾者；（4）磁共振扫描禁忌证。

1.5 临床量表评估

       本研究所有受试者均接受HAMA-14、17项汉密尔顿抑郁量表（Hamilton Depression Scale 17, HAMD-17）评估。

1.6 静息态fMRI图像数据采集

       本研究采用西门子Magneton Skyra 3.0 T磁共振扫描仪进行影像数据采集。扫描过程中，受试者佩戴专业降噪耳塞，保持仰卧位，保持清醒但放松，不要刻意思考任何问题，闭上眼睛。如果出现杂念，无需紧张，自然回到放空状态即可。fMRI采用血氧水平依赖性（blood oxygen level dependent, BOLD）序列，具体参数如下：TR 2000 ms，TE 30 ms，翻转角90°，层间距0.6 mm，采集矩阵64×64，单层厚度3.5 mm，共32层，FOV 224 mm×224 mm，总采集时间6分46秒。三维T1加权结构像扫描参数设置为：TR 2500 ms，TE 2.98 ms，层间距3.0 mm，层厚1.0 mm，扫描层数176层，FOV 256 mm×256 mm，翻转角7°，采集时间6分3秒。

1.7 fMRI预处理

       影像数据处理采用Matlab 2021a平台下的DPARSF 6.0软件包，具体预处理流程包括：（1）将原始DICOM格式转换为NIFTI格式；（2）剔除前10个时间点以消除初始信号不稳定因素；（3）执行时间层校正；（4）进行头动校正，剔除平移>2 mm或旋转>2°的异常数据；（5）将功能图像标准化至蒙特利尔神经病学研究所空间，并重采样为3 mm各向同性体素；（6）采用6 mm全宽半高高斯核进行空间平滑；（7）去除线性漂移；（8）回归24个头动参数、白质信号及脑脊液信号等协变量；（9）进行0.01~0.08 Hz带通滤波。

       参考既往文献^{[13, 14]}，本研究选取杏仁核作为感兴趣区。使用WFU_Pick Atlas_v 3.0软件（Matlab 2021a平台）分别提取双侧杏仁核种子点。静息态功能连接（resting state functional connectivity, rs-FC）分析通过DPARSF 6.0实现，计算种子点与全脑体素时间序列的相关性，生成功能连接图，并经Fisher Z变换转换为Z值以量化连接强度。动态功能连接（dynamic functional connectivity, dFC）分析采用Dynamic BC软件，设置滑动窗口长度为50秒，步长为1 TR，计算各窗口功能连接的标准差，经归一化处理后获得变异系数。最后，分析种子点与全脑体素的时间序列相关性，生成dFC图，并通过Fisher Z变换量化各种子点的动态连接强度。

1.8 统计学方法

       采用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。分类变量采用χ²检验进行比较，连续变量以均值±标准差形式呈现，显著性水平设定为P<0.05。功能影像数据处理通过DPARSF 6.0软件完成，组间rs-FC和dFC值的比较采用独立样本t检验，并将性别、年龄、受教育年限及头动参数作为协变量进行校正。多重比较校正采用高斯随机场理论，设定体素水平显著性阈值为P<0.005，团簇水平为P<0.05。此外，为评估GAD患者异常脑区功能连接与临床症状的相关性，采用偏相关分析探讨异常脑区的rs-FC和dFC值与临床量表评分的关系，控制性别、年龄、受教育年限及头动参数等混杂因素，显著性水平设定为P<0.05。

2 结果

2.1 一般资料比较

       2例GAD患者和1例HC因头动移位过大而被排除，因此，共纳入33例GAD患者和34例HC，GAD组和HC组在性别、年龄、受教育年限上差异均无统计学意义（P>0.05），GAD组HAMA-14平均评分为（21.17±4.81）、HAMD-17平均评分为（20.18±3.91），见表1。

点击查看表格

表1  一般资料比较
Tab. 1  General information comparison

2.2 脑影像学结果

2.2.1 GAD组和HC组rs-FC差异

       与HC组比较，GAD组左侧杏仁核与左侧眶部额下回、左侧中央后回、左侧枕上回、左侧颞中回颞极的rs-FC减低。GAD组右侧杏仁核与左侧额中回、左侧辅助运动区、左侧中央后回的rs-FC减低（P<0.005，GRF校正，见表2、图1）。

点击查看大图

图1  GAD组和HC组rs-FC的差异比较。颜色条代表t值，由深蓝到浅蓝提示t值降低。GAD：广泛性焦虑症；HC：健康对照；rs-FC：静息态功能连接。
Fig. 1  Comparison of rs FC differences between GAD group and HC group. The color bar represents the t value, indicating an increase in t value from blue to red. GAD: generalized anxiety disorder; HC: healthy control; rs-FC: resting state functional connectivity.

点击查看表格

表2  GAD组和HC组rs-FC的差异比较
Tab. 2  Comparison of rs-FC differences between GAD group and HC group

2.2.2 GAD组和HC组dFC差异

       与HC组比较，GAD组左侧杏仁核与右侧颞中回、左侧楔前叶的dFC减低，右侧杏仁核与右侧眶部额中回、右侧岛叶dFC减低（P<0.005，GRF校正，见表3、图2）。

点击查看大图

图2  GAD组和HC组的dFC的差异比较。颜色条代表t值，由深蓝到浅蓝提示t值降低。GAD：广泛性焦虑症；HC：健康对照；dFC：动态功能连接。
Fig. 2  Comparison of dFC differences between GAD group and HC group. The color bar represents the t value, indicating an increase in t value from blue to red. GAD: generalized anxiety disorder; HC: healthy control; dFC: dynamic functional connectivity.

点击查看表格

表3  GAD组和HC组dFC的差异比较
Tab. 3  Comparison of dFC differences between GAD group and HC group

2.2.3 验证分析

       为了验证窗宽50 s是否存在特异性，我们进一步采用了两个不同的滑动窗宽长度，即30 s和60 s来验证。验证分析结果与50 s大体一致（P<0.005，GRF校正，见表4）。

点击查看表格

表4  GAD组和HC组不同窗口的dFC的验证分析比较
Tab. 4  Verification analysis comparison of dFC in different windows between GAD group and HC group

2.2.4 相关性分析

       相关性分析发现，GAD组右侧杏仁核与左侧额中回的rs-FC值和HAMD-17评分呈负相关（r=-0.425，P=0.013），见图3。

点击查看大图

图3  GAD患者相关性分析图。GAD：广泛性焦虑症；FC：功能连接；HAMA-17：汉密尔顿焦虑量表17项。
Fig. 3  Correlation analysis of GAD patients. GAD: generalized anxiety disorder; FC: functional connectivity; HAMA-17: Hamilton Depression Scale 17.

3 讨论

       本研究基于rs-fMRI技术，以情感密切相关的杏仁核为种子点，采用rs-FC和dFC方法研究GAD脑网络异常。结果发现，在rs-FC方面，GAD组左侧杏仁核与左侧眶部额下回、左侧中央后回、左侧枕上回、左侧颞中回颞极的rs-FC较HC组减低，右侧杏仁核与左侧额中回、左侧辅助运动区、左侧中央后回的rs-FC较HC组减低；在dFC方面，GAD组左侧杏仁核与右侧颞中回、左侧楔前叶的dFC较HC组减低，右侧杏仁核与右侧眶部额中回、右侧岛叶dFC较HC组减低，且GAD组右侧杏仁核与左侧额中回的rs-FC值和HAMD-17评分呈负相关。本研究为GAD的神经病理机制理解提供一定借鉴意义。

3.1 GAD在发病与奖赏网络功能异常相关

       在本研究中，我们发现与HC组比较，GAD组左侧杏仁核与左侧眶部额下回的rs-FC减低，右侧杏仁核与右侧眶部额中回的dFC减低。眶部额下回和眶部额中回均位于眶额皮层，是奖赏网络的重要组成部分，在奖赏动机、情绪产生和决策感知等功能中起着重要的调节作用^{[15, 16]}。眶额皮层还接收来自高级视觉区和体感皮层的传入和投射，并与GAD的发病密切相关^{[17, 18]}。既往研究表明^[19]，眶额皮质-纹状体-丘脑回路在精神疾病的治疗中起着重要的中介作用，一项研究表明^[20]，GAD患者同时出现左侧OFC表面积减小和右侧OFC表面增厚异常改变。另一项研究表明^[21]，针刺神门穴可显著激活眶额皮质的功能连通性，改善患者焦虑状态。因此，本研究提升GAD组杏仁核与眶额皮层功能连接改变是其重要的神经病理机制。此外，本研究结果发现，GAD组右侧杏仁核与左侧额中回的rs-FC值和HAMD-17评分呈负相关，这一结果表明，右侧杏仁核-左侧额中回神经环路的功能连接减弱可能与GAD的临床症状严重程度密切相关。基于这一发现，我们推测右侧杏仁核与左侧额中回的功能连接异常可能是GAD发病的关键神经影像学标记。

3.2 GAD在发病与默认网络功能异常相关

       与HC组比较，我们发现GAD组左侧杏仁核与左侧颞中回颞极的rs-FC减低，左侧杏仁核与右侧颞中回、左侧楔前叶的dFC减低。左侧颞中回颞极、右侧颞中回和左侧楔前叶均属于默认网络（default mode network, DMN），颞中回和楔前叶是DMN的关键节点^[22]，颞中回参与视听处理、情绪感知、记忆和社会认知功能^[23]，楔前叶参与情景记忆提取和自我参照加工等功能^{[24, 25]}。既往研究表明，与HC组比较，GAD组患者在右侧楔前叶的局部一致性更高，提示楔前叶的过度激活可能影响个体对恐惧、紧张等症状的整合处理，进而引发焦虑症状^[26]。LI等^[27]研究表明异常的半球内协调与焦虑症状严重程度有关，右侧颞中回与右侧楔前叶和右侧背外侧前额叶皮层的FC较HC组更强。因此，根据本研究结果，我们推测颞中回和楔前叶的功能异常易导致其情绪感知和情景记忆功能异常，进而更易诱发焦虑行为的表现。

3.3 GAD在发病与感觉运动网络功能异常相关

       此外，我们发现GAD组左侧杏仁核与左侧中央后回的rs-FC较HC组减低，右侧杏仁核与左侧额中回、左侧辅助运动区、左侧中央后回的rs-FC较HC组减低，右侧杏仁核与右侧岛叶dFC较HC组减低。左侧额中回、左侧中央后回、右侧岛叶、左侧辅助运动区均属于额顶网络^{[28, 29]}。额顶网络与焦虑症发病密切相关，其主要参与自上而下的认知控制、记忆抑制、情绪记忆相关^{[30, 31]}。中央后回和左侧辅助运动区参与感觉运动、认知功能活动和情绪处理等，岛叶主要参与身体感觉信息调节、情绪认知^{[32, 33]}。因此，中央后回、辅助运动区及岛叶的功能活动异常可能会引起躯体功能障碍和情绪异常。既往研究表明^[34]，慢性疲劳综合征伴焦虑抑郁共病存在额顶网络功能异常，调神法电针能够明显逆转该网络部分脑区损伤，如右侧中央后回等，另一项研究表明^[35]，针刺太冲穴能够明显增强烦躁焦虑患者的右侧额中回和右侧岛叶功能连接增强，提示额顶网络功能损伤是GAD患者发病的重要神经病理机制。此外，我们还发现GAD组右侧杏仁核与左侧额中回的rs-FC值和HAMD-17评分呈负相关，提示右侧杏仁核与左侧额中回的rs-FC损伤是GAD发病的重要神经影像标记。

3.4 GAD在发病与视觉网络功能异常相关

       我们还发现，GAD组左侧杏仁核与左侧枕上回的rs-FC较HC组减低。左侧枕上回位于视觉网络，主要参与视觉注意和视觉记忆功能有关^{[36, 37]}。既往研究表明^[38]，健康者受焦虑诱导刺激会引起枕上回和小脑皮层的功能活动减低，KARIM等^[39]采用任务态功能成像研究表明，老年焦虑性患者在右侧枕上回存在异常的功能活动。因此，本研究结果提示杏仁核与枕叶的自发神经活动减低，表明其视觉信息整合转化异常，进而损害GAD患者记忆力、注意力及执行能力功能。此外，为了验证窗宽50 s是否存在特异性，我们进一步采用了两个不同的滑动窗宽长度，即30 s和60 s来验证。验证分析结果与50 s大体一致，提升本研究不受窗宽微小变动的实质性影响。

3.5 局限性

       本研究仍存在一定不足之处。首先，本文选用rs-FC与dFC方法计算组间差异，这两种方法获得的差异脑区不尽相同，这可能与样本量相对偏小有关，且本研究年龄跨度较大，后续需要进一步扩大样本量，优化年龄层分类。其次，本研究未对GAD进行性别分类，或者首发GAD和复发GAD进行分类，未来将进一步加强GAD亚型分类研究，以提高本研究的科学价值。最后，右侧杏仁核通常与负性情绪（如恐惧、厌恶）的处理相关，而左侧杏仁核则更多涉及正性情绪和奖赏相关的情绪处理，未来我们将进一步进行研究。

4 结论

       综上所述，GAD患者杏仁核与局部脑区存在静态与动态功能连接异常，主要包括奖赏网络、DMN、额顶网络和视觉网络，本研究有助于了解GAD脑功能活动异常神经病理机制，为GAD的临床靶向治疗提供一定参考价值。