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利用一种能够记录大脑信号的新型深部脑刺激(DBS)设备，研究人员已经确定了一种与难治性抑郁症康复的临床症状相关的大脑活动模式或“生物标志物”。这项小型研究的发现是利用大脑数据了解患者对DBS治疗反应的重要一步。这项研究发表在《自然》杂志上，并得到了美国国立卫生研究院The BRAIN Initiative®大脑研究的支持。

尽管该方法仍处于试验阶段，但临床研究表明，DBS可以安全有效地用于治疗抗抑郁药物没有改善症状的抑郁症病例，即所谓的难治性抑郁症。接受DBS治疗的患者需要进行手术，将一个薄金属电极植入大脑的特定区域，以传递调节大脑活动的电脉冲。DBS究竟如何改善抑郁症患者的症状尚不清楚，这使得研究人员难以客观地跟踪患者对治疗的反应并根据需要进行调整。

这项小型研究招募了10名患有难治性抑郁症的成年人，他们都接受了6个月的DBS治疗。每个参与者在开始时接受相同的刺激剂量，然后刺激水平增加一到两次。后来，研究人员使用人工智能(AI)工具分析了从6名患者收集的大脑数据，并观察到一种常见的大脑活动特征或生物标志物，这种特征或生物标志物与患者自我报告的抑郁症状或恢复后的稳定相关。在一名患者中，研究人员发现了生物标志物，并能够在临床访谈显示患者有复发风险的四周前回顾性地预测患者会再次陷入重度抑郁症发作。

“这项研究展示了新技术和数据驱动的方法如何改进DBS治疗严重抑郁症，这可能会使人虚弱，”大脑计划主任John Ngai博士说。“正是这种由BRAIN计划促成的协作工作使有希望的疗法更接近临床应用。”

在这项研究中，患者接受了针对胼胝体下扣带皮层(SCC)的DBS，这是一个调节情绪行为的大脑区域，与悲伤的感觉有关。SCC的DBS是一种新兴的治疗方法，可以提供稳定的，长期的抑郁症状缓解数年。然而，使用DBS治疗抑郁症仍然具有挑战性，因为每个患者的稳定康复之路看起来都不一样。临床医生还必须依靠患者访谈的主观自我报告和精神病评定量表来追踪症状，这些症状可能会随着时间的推移而波动。这使得很难区分正常的情绪变化和需要调整刺激的更严重的情况。此外，对DBS反应的症状变化可能需要数周或数月才能发生，因此很难判断治疗效果如何。

“这种生物标记表明，大脑信号可以用来帮助了解患者对DBS治疗的反应，并相应地调整治疗，”Joshua a . Gordon医学博士说，他是美国国立卫生研究院国家心理健康研究所所长。“这些发现标志着将一种疗法转化为实践的重大进步。”

研究中的患者对DBS治疗反应良好;六个月后，90%的人抑郁症状明显改善，70%的人抑郁缓解或不再抑郁。这种高反应率是一个独特的机会，可以回顾并检查每个患者的大脑在治疗期间对刺激的不同反应。

Christopher Rozell博士，Julian T. Hightower主席和亚特兰大佐治亚理工学院电子和计算机工程教授，和他的同事们使用了一种叫做可解释人工智能的技术来理解大脑活动的这些细微变化。该算法使用大脑数据来区分抑郁状态和稳定恢复状态，并能够解释大脑中哪些活动变化是这种转变的主要驱动因素。重要的是，该生物标志物还能区分正常的日常短暂情绪变化和持续恶化的症状。该算法可以为临床医生提供早期预警信号，表明患者正在走向高度抑郁状态，需要进行DBS调整和额外的临床护理。

纽约市伊坎西奈山纳什家庭高级电路治疗中心主任Helen Mayberg说:“研究中10个病人中有9个好转，这为使用一种新技术追踪他们康复的轨迹提供了一个完美的机会。我们的目标是确定一个客观的神经信号，以帮助临床医生决定何时或何时不进行DBS调整。”

“我们表明，通过在同一大脑区域使用单电极的可扩展程序和知情的临床管理，我们可以让人们变得更好，这项研究也为我们提供了一个惊人的科学平台，让我们了解患者之间的差异，这是治疗难治性抑郁症等复杂精神疾病的关键。”

接下来，研究小组分析了手术前收集的患者MRI脑部扫描数据。结果揭示了DBS治疗所针对的特定脑网络的结构和功能异常。更严重的白质缺陷与更长的恢复时间有关。

研究人员还使用人工智能工具分析了从参与者采访视频中提取的面部表情变化。在临床环境中，病人的面部表情可以反映出他们抑郁症状的严重程度，精神科医生可能会在常规临床评估中发现这种变化。他们发现个体患者的表达模式与他们从疾病到稳定康复的过渡相吻合。这可以作为一种额外的工具和新的行为标记来跟踪DBS治疗的恢复。需要更多的研究来确定视频分析是否可以可靠地预测当前和未来的疾病状态。

观察到的面部表情变化和解剖缺陷都与生物标志物捕获的认知状态相关，支持该生物标志物在抑郁症DBS治疗中的应用。

亚特兰大埃默里大学医学院的Mayberg和Rozell以及Patricio Riva-Posse医学博士现在正在西奈山的第二组患者中证实他们的发现。未来的研究将继续探索DBS的抗抑郁作用，通过使用下一代设备来研究情绪瞬间变化的神经基础。

这项研究代表了早期DBS治疗各种精神障碍的重大进展，包括严重抑郁症、强迫症、创伤后应激障碍、暴食症和物质使用障碍。其他DBS研究已经确定了慢性疼痛的大脑生物标志物，但利用大脑数据成功治疗患者仍处于开发阶段。