原发性失眠的静息态功能磁共振研究进展

关秋莉 郭 静

1.首都医科大学附属北京中医医院针灸中心，北京 100011；2.首都医科大学中医药临床医学院，北京 100069；3.针灸神经调控北京市重点实验室，北京 100011

原发性失眠症（primary insomnia，PI）指因躯体疾病、严重精神疾病或药物滥用所引发的一类睡眠障碍，患者对睡眠的质和/或量不满意，入睡困难、易醒或醒后无法恢复精神，从而不同程度的损害社会功能[1]，其患病率高达2%～5%[2]。过度觉醒为其重要的发病机制，表现为身体、认知和皮层活动增加[3]。静息态功能磁共振（rs-fMRI）无创、干扰因素少、可重复性强。常用的分析方法包括：①区域研究方法，如低频振荡振幅（ALFF）、局部一致性（ReHo）；②整合研究方法，如基于种子点的相关分析（SCA）、独立成分分析（ICA）[4]；③基于图论的研究方法，如基于度中心度的研究。本文通过分析以上方法在PI 中的应用，发现PI 静息态功能异常脑区主要集中在认知-情绪相关、听觉、视觉脑区以及部分静息态脑网络。

1 情绪相关脑区

情绪相关脑区主要包括前额皮层、杏仁核、海马、前扣带回（ACC）、纹状体、丘脑等[5-6]。

1.1 ALFF

ALFF 与解剖相对应，可准确反映静息状态下神经元自发神经活动的变化特点。PI 患者右侧海马、海马旁回、杏仁核及丘脑、扣带回等区域神经活动水平上调[7-8]，与睡眠恐惧、焦虑及入睡困难相关[7]，且与匹茨堡睡眠质量指数（PSQI）、及焦虑、抑郁量表得分呈正相关。杏仁核及其联系密切的海马、海马旁回均为边缘系统中最重要的组成结构[8]，而丘脑是觉醒系统和注意网络的关键节点[9]，其神经活动水平增高，影响睡眠启动或维持，提示过度觉醒的存在。

1.2 ReHo

ReHo 反映大脑一个体素与周围体素时间序列的一致性，PI 患者情绪相关脑区ReHo 异常[8]，左岛叶、右ACC、双前中央回[10]、边缘系统脑区[11]及左海马旁回的ReHo 升高[12]，而右海马旁回、右中央扣带回和左梭状回降低，双前额叶内侧回[11]、右扣带回[12]等脑区ReHo 值减低。PI 患者情绪相关脑区区域活动异常，与抑郁焦虑情绪过度活跃相关。

1.3 SCA

SCA 指设定感兴趣区为种子点，计算其与全脑的功能连接度（FC）[13]。目前PI 研究多选取情绪相关区域作为种子点。

1.3.1 杏仁核 情感反应度增高是失眠的病因之一，杏仁核是恐惧情绪的处理中心，失眠者杏仁核及岛叶、纹状体、丘脑的FC 降低，提示情绪环路的调节功能下降；而杏仁核与运动前区、感觉运动区的连接增强，提示克服睡眠不足的代偿[14]。且睡眠障碍与杏仁核对失眠刺激引起的过度反应有关[15]。

1.3.2 海马 海马与情绪调节密切相关。PI 患者双侧海马与左额中回连接增强，且与失眠严重程度相关[16]。另有研究发现[17]，PI 患者海马区与脑干、丘脑FC 增强，提示与患者失眠多梦有关。

1.3.3 岛叶 岛叶是情感通路重要的组成部分，PI 患者右后岛叶与左中央后回之间FC 增强[18]，脑岛与同侧扣带中回及额叶FC 增强[19]，从功能整合角度为失眠情绪过度活跃提供了证据。而慢性失眠者双侧岛叶分别与双侧海马、海马旁回FC 增强，且与瞬时记忆评分呈正相关，与海马受损造成瞬时记忆损害，以及记忆功能代偿性增强有关[20]。

1.3.4 扣带回 扣带回是情绪环路的重要环节。PI 患者左ACC 与右丘脑、右ACC 与左眶额回FC 增强[21]，且PI 患者后扣带回（PCC）与左海马旁回FC 降低[22]，提示因过度应激导致记忆损害、执行功能下降以及焦虑抑郁。

PI 患者的额、顶、枕、颞叶皮质及小脑区域与ACC 的FC 降低，而脑岛、边缘叶、扣带回内侧以及扣带旁回等均与ACC 连接增强[23]。且PI 患者的ACC、PCC 与边缘系统、额叶、梭状回多个脑区的FC 异常[17]，均提示失眠与抑郁焦虑有关。

1.3.5 额腹、背外侧区 背外侧前额叶皮层（DLPFC）和腹外侧前额叶皮层（VLPFC）为情绪调节的核心区域[24]。PI 患者记忆能力下降，与右VLPFC、右DLPFC和顶叶FC 降低有关[17]。且PI 患者DLPFC 与颞叶、额叶、丘脑FC 增强，左VLPFC 和左DLPFC 与右额叶及岛叶FC 增强[12]，提示其与焦虑情绪及前额区兴奋性增强有关。

功能连接分析提示[25]，失眠与清醒、情绪、焦虑、警觉、感知-运动相关的脑区连接增强，而处于相互抑制关系的连接则降低，从全脑角度解释了过度觉醒的存在。

1.3 基于度中心度的研究

PI 患者情绪回路的双额中回（MFG）和ACC 及右脑岛等区域度中心度（DC）值明显降低[26]，提示PI 情绪回路功能分化异常；同时左侧楔叶DC 值升高，提示PI 自控能力下降。右颞叶中回（MTG）、颞中回DC值升高[12,26]，提示自我意识过度觉醒、情绪调整障碍。此外，有研究也发现DC 值及同伦功能连接（VMHC）异常多发生在认知情感相关脑区[27]。

2 听觉及视觉脑区

PI 患者尤其女性颞叶及枕叶ALFF 值增高[28-29]，而其视觉皮层与躯体感觉皮层ALFF 值也增高[30-31]，PI 患者在视觉、听觉及嗅觉皮层等主要感觉皮层和辅助运动皮层之间的FC 增强[32]，提示视觉意象激活视觉皮质。故情绪反应同样可以激活视觉皮质[33]，同时印证了过度觉醒的存在。

3 认知相关脑区

失眠导致工作记忆、视觉学习和注意/警觉3 个认知领域受损[34]。PI 患者双侧岛叶分别与左右侧海马、海马旁回FC 增强[20]，提示其与瞬时记忆评分呈正相关。其右侧眶额叶、右顶上小叶、左侧楔前叶等区ReHo 值增高；双侧楔叶、左顶上小叶ReHo 值降低，提示在认知相关脑区存在ReHo 值改变[35]。

有研究显示[26]，PI 患者前额叶脑区ALFF 值降低，且与失眠时间呈负相关，提示失眠导致警觉性、注意力及高级认知功能下降，病程延长可加重额叶功能的减退。慢性失眠与记忆及注意有关的顶叶和枕叶ALFF 值下降[36]，提示慢性失眠损害记忆认知且存在过度觉醒状态。

4 静息态脑网络

失眠者存在脑网络内部活动与连接异常现象[37]。PI 患者存在默认网络（DMN）连接异常，如ACC、PCC与多个脑区FC 异常[17]，中央前回与右侧内侧颞叶的FC 降低，左侧内颞叶与左顶下小叶（IPL）的FC 降低[38]。长期失眠者的内侧前额叶（MPFC）与右侧中颞叶、PCC，PCC 与海马的FC 降低[39]，短期失眠者的MPFC 与右侧中颞叶、左侧外侧颞叶与左侧IPL 的FC 降低[38]，提示病程对DMN 局部脑区活动也有影响[28,31]

PI 患者的DMN 内部也存在功能活动异常，左侧IPL 的ALFF 值降低，提示过度觉醒导致DMN 能量储存障碍。慢性失眠者DMN 的后区ALFF 值升高，而前额区局部ALFF 值降低，提示与睡眠质量下降及焦虑相关[31]。

PI 患者的突显网络（SN）左侧前岛叶、双后岛叶及左侧丘脑和脑干信号下降，左侧丘脑fALFF 值与早醒分数呈负相关，提示失眠与SN 及觉醒网络异常活动有关[30]。短期失眠者的背侧前脑岛和腹侧前脑岛[40]、左右丘脑间、双侧前脑岛的FC 增强[41]，而左侧前脑岛与左侧丘脑活动均减弱[30]；而长期失眠者右侧前脑岛活动减弱[31]。

失眠导致认知控制网络（CCN）FC 异常，如顶上小叶（SPL）与右ACC 之间的FC 增强[42]，而IPL 与DLPFC 的FC 降低[39]。短期失眠者右ACC、双中央前回活动增加[10,30]，且ACC 与大脑后部节点的FC 增强。长期失眠者的DLPFC 活动减少[29,31]，与大脑后部节点的FC 降低，提示长期失眠导致认知功能降低。

失眠者负性情绪网络（AN）内部活动连接异常，如杏仁核与脑岛[14]，左侧杏仁核与ACC 前部的FC 降低[43]，左侧脑岛活动增加[10]，而后脑岛活动减少[30]。失眠者杏仁核和运动前区FC 程度与PSQI 得分呈正相关[15]，提示失眠与情绪环路的调节功能下降有关。

5 小结

尽管失眠患者rs-fMRI 研究结果可重复性较差，但异常脑区主要集中在认知-情绪相关脑区，而且存在脑网络内部活动连接异常。失眠与负性情绪密切相关，长期失眠导致认知功能减退，并存在过度觉醒状态。