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青少年非自戕性自傷的疼痛神經(jīng)機(jī)制:前額葉氧合的fNIRS 研究

來(lái)源:維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司   2025年07月22日 10:03  

背景介紹



引言:什么是技能的天花板效應(yīng)?


瑞士伯爾尼大學(xué)兒童與青少年精神病學(xué)團(tuán)隊(duì)于 2025 年在《Journal of Affective Disorders》發(fā)表了題為《Prefrontal oxygenation during experimental pain in adolescents engaging in non-suicidal self-injury》的研究論文。該研究通過(guò)功能性近紅外光譜(fNIRS)技術(shù),較大樣本量的青少年非自戕性自傷(NSSI)群體中,探索實(shí)驗(yàn)性疼痛處理與前額葉腦氧合的關(guān)聯(lián),為理解 NSSI 的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制提供了重要實(shí)證依據(jù)。


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圖1. 文章信息


非自戕性自傷(Non-suicidal self-injury, NSSI)是青少年常見的心理健康問(wèn)題,表現(xiàn)為故意自傷身體組織而無(wú)自戕意圖,其終身患病率高達(dá) 17.2%,且 60% 的住院青少年患者存在 NSSI 行為。NSSI 不僅是企圖的預(yù)測(cè)因子,還與邊緣性人格障礙、慢性心理痛苦等密切相關(guān)。研究表明,疼痛體驗(yàn)在 NSSI 的發(fā)生和維持中起核心作用,目前存在多種理論假說(shuō):

1.   疼痛鎮(zhèn)痛假說(shuō):NSSI 者痛覺敏感性降低,更易實(shí)施自傷

2.   習(xí)慣化假說(shuō):反復(fù)自傷導(dǎo)致疼痛敏感性下降,而非先天特質(zhì)

3.   疼痛發(fā)作假說(shuō):通過(guò)生理疼痛緩解情感痛苦并成為一種應(yīng)對(duì)機(jī)制

4.   疼痛緩解假說(shuō):自傷后身體疼痛的消退可能起到獎(jiǎng)賞性的緩解作用



研究問(wèn)題和目的


盡管這些假說(shuō)得到部分研究支持,其神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制目前仍不明確。前額葉皮層(PFC)在疼痛的認(rèn)知 - 情感處理中起核心作用,而 fNIRS 作為便攜式神經(jīng)影像技術(shù),適合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)青少年疼痛處理中的腦氧合變化。既往研究常常聚焦于靜息態(tài)腦活動(dòng),缺乏對(duì) NSSI 患者疼痛處理動(dòng)態(tài)神經(jīng)響應(yīng)的直接觀察。該研究旨在這一空白,探討 NSSI 青少年在實(shí)驗(yàn)性疼痛中前額葉氧合的特征及其與疼痛感知的關(guān)聯(lián)。



研究方法


被試

NSSI患者:154 名青少年 NSSI 患者(過(guò)去 12 個(gè)月內(nèi)≥5 次自傷事件),平均年齡 15.02 歲,88.96% 為女性。

對(duì)照組:48 名健康青少年,平均年齡 14.77 歲,97.92% 為女性。

兩組在年齡、性別、BMI 等基線特征上無(wú)顯著差異。

 

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了評(píng)估疼痛敏感性,研究人員采用熱痛刺激范式,使用了 AHP-1800CPV 熱板裝置,并設(shè)置溫度從 32°C 以 1°C/13.3 秒的速率線性升至 50°C。參與者將非優(yōu)勢(shì)手置于熱板,同時(shí)記錄三項(xiàng)疼痛指標(biāo):

疼痛閾值:感知疼痛的溫度 / 時(shí)間;

疼痛耐受值:無(wú)法忍受疼痛的溫度 / 時(shí)間;

疼痛強(qiáng)度:通過(guò)視覺模擬評(píng)分(VAS, 0-100)連續(xù)報(bào)告。


fNIRS 數(shù)據(jù)采集與處理

研究人員采用了 8 通道 OctaMon (Artinis,荷蘭) 頭帶并佩戴在被試前額葉(覆蓋背外側(cè)和內(nèi)側(cè) PFC),光極間距35mm,采樣率為50Hz,記錄氧合血紅蛋白(HbO)、脫氧血紅蛋白(HbR)和總血紅蛋白(HbT)。數(shù)據(jù)放入MATLAB 中作預(yù)處理,包括小波變換校正運(yùn)動(dòng)偽影、低通濾波(>0.5Hz)、再通過(guò)修正比爾 - 朗伯定律轉(zhuǎn)換為血紅蛋白濃度,最終降采樣至 1Hz。


統(tǒng)計(jì)分析

線性混合模型:以疼痛階段(基線、疼痛閾值、疼痛耐受)為自變量,校正基線后的氧合血紅蛋白(HbO,當(dāng)腦區(qū)活動(dòng)增加時(shí),局部血流量和血氧量供應(yīng)增加,HbO上升),脫氧血紅蛋白(HbR,反應(yīng)大腦代謝活動(dòng),當(dāng)腦局部神經(jīng)活動(dòng)增加時(shí),HbR 濃度下降),總血紅蛋白( HbT,HbO與HbR總和)為因變量,分析組內(nèi)和組間差異;

線性回歸分析:探討疼痛強(qiáng)度與前額葉氧合的關(guān)聯(lián),以及 NSSI 頻率(過(guò)去 6 個(gè)月自傷次數(shù))的調(diào)節(jié)作用;

探索性分析:通過(guò) t 檢驗(yàn)和非參排列( permutation )檢驗(yàn)比較組間各時(shí)間點(diǎn)的 fNIRS 信號(hào)差異。



關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)結(jié)果


隨著疼痛刺激增強(qiáng),兩組前額葉 HbO 均呈現(xiàn) “基線>疼痛閾值>疼痛耐受” 的遞減趨勢(shì)(圖1),HbR 和 HbT 則隨疼痛增強(qiáng)而增加,提示血流動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償機(jī)制。

permutation 檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)NSSI 組與對(duì)照組在前額葉氧合的疼痛評(píng)估階段變化模式上的顯著差異。疼痛強(qiáng)度評(píng)分(VAS)與 fNIRS 信號(hào)無(wú)顯著關(guān)聯(lián),且組間無(wú)交互效應(yīng)。

按前額葉內(nèi)側(cè) / 外側(cè)分區(qū)域分析,結(jié)果與整體一致,未發(fā)現(xiàn)組間差異。NSSI 頻率(過(guò)去 6 個(gè)月)僅對(duì)側(cè)前額葉 HbO 從閾值到耐受的下降幅度有微弱影響,但效應(yīng)量小。


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圖2. 疼痛刺激下前額葉氧合動(dòng)態(tài)變化: a. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與疼痛階段劃分; b. 全樣本(N=202)的 HbO 與 HbR 變化; c.NSSI 患者(n=154)的 HbO 與 HbR; d.健康對(duì)照(n=48)的 HbO 與 HbR



討論,結(jié)論與推理


HbO 隨疼痛增強(qiáng)而降低,與部分成人研究一致,可能反映前額葉皮層在疼痛注意力分配中的抑制作用(默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)失活),但與另一些熱痛研究的 HbO 升高結(jié)果矛盾,可能與刺激方式(熱板 vs. thermode)或樣本年齡有關(guān)。該研究未發(fā)現(xiàn)組間前額葉氧合差異,挑戰(zhàn)了 “疼痛鎮(zhèn)痛假說(shuō)”,提示 NSSI 患者的疼痛處理異??赡懿痪窒抻谇邦~葉,或與其他腦區(qū)(如邊緣系統(tǒng))有關(guān)。

該研究可能提示,單純針對(duì)前額葉疼痛調(diào)節(jié)的干預(yù)(如認(rèn)知行為療法)可能對(duì) NSSI 療效有限,需結(jié)合外周生理指標(biāo)(如自主神經(jīng)反應(yīng))開發(fā)多模態(tài)干預(yù)策略,靶向疼痛 - 情緒調(diào)節(jié)的核心神經(jīng)環(huán)路。


原文鏈接

Ines Mürner-Lavanchy, Han-Tin Kao, Silvano Sele, Julian Koenig, Michael Kaess,Prefrontal oxygenation during experimental pain in adolescents engaging in non-suicidal self-injury,Journal of Affective Disorders,2025.


研究團(tuán)隊(duì)介紹

Ines Mürner-Lavanchy:瑞士伯爾尼大學(xué)兒童和青少年精神病學(xué)與心理治療大學(xué)醫(yī)院、巴塞爾大學(xué)心理學(xué)系;Han-Tin Kao、Silvano Sele:瑞士伯爾尼大學(xué)兒童和青少年精神病學(xué)與心理治療大學(xué)醫(yī)院;Julian Koenig:德國(guó)科隆大學(xué)醫(yī)學(xué)院及大學(xué)醫(yī)院兒童和青少年精神病學(xué)等部門;Michael Kaess(通訊作者):瑞士伯爾尼大學(xué)相關(guān)醫(yī)院、德國(guó)海德堡大學(xué)兒童和青少年精神病學(xué)系等。


關(guān)于維拓啟創(chuàng)

維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司成立于2006年,是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系,致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者,為用戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù),協(xié)助用戶的科研工作,持續(xù)提升使用體驗(yàn)。

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