重度抑郁癥(major depressive disorder, MDD)是全球最常見且最嚴(yán)重的精神疾病之一。該疾病的高度異質(zhì)性使得醫(yī)生很難確定合適的治療方案，這可能會(huì)對(duì)療效產(chǎn)生較大影響，因此采用生物標(biāo)記物提前預(yù)測(cè)MDD療效有助于臨床療效的改善。

個(gè)體化 α 峰值頻率(individual alpha frequency, iAF)是一種顯示出作為分層生物標(biāo)志物潛力的EEG模式，它代表個(gè)體 α 振蕩(7-13 Hz)內(nèi)功率最高的頻率。研究表明，iAF與認(rèn)知功能相關(guān)，并且在多種精神障礙中存在異常。例如，較快的iAF與更好的認(rèn)知功能相關(guān)，而較慢的iAF與更嚴(yán)重的癥狀和較差的治療效果相關(guān)。

本研究分析了一種基于iAF的年齡和性別標(biāo)準(zhǔn)化的腦電圖生物標(biāo)志物——Brainmarker-I，是否能夠成功將患者分層至不同的干預(yù)措施，比如藥物治療、重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)和電休克療法(ECT)。

方法 

數(shù)據(jù)采集：

使用26導(dǎo)腦電設(shè)備測(cè)量腦活動(dòng)，接地電極位于 AFz，采樣頻率為 500Hz。應(yīng)用 0.5Hz到 100Hz的帶通濾波器，并去除 50Hz的陷波頻率。

測(cè)量包括4分鐘靜息態(tài)記錄(2分鐘睜眼，2分鐘閉眼)。

生物標(biāo)記物開發(fā)：

生物標(biāo)志物是在一個(gè)大型異質(zhì)性臨床數(shù)據(jù)集(TDBRAIN+；N=4249)中開發(fā)，利用iAF在兒童期和青春期的加快生理學(xué)原理，開發(fā)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的處理流程：

首先識(shí)別出無法確認(rèn)α峰的EEG(低電壓αEEG)，并將其排除在后續(xù)處理外。

隨后，針對(duì)1671名年齡<18 歲的兒童和青少年，測(cè)試了108種處理參數(shù)排列(睜閉眼、參考導(dǎo)聯(lián)、分段和電極位置)與iAF快慢的關(guān)系，對(duì)男性和女性分別進(jìn)行曲線擬合，以找到最能代表大腦成熟效應(yīng)的模型。

通過從個(gè)體的iAF中減去模型預(yù)測(cè)的iAF，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的偏離值，負(fù)偏離值反映iAF比平均值更慢。整個(gè)數(shù)據(jù)集(>4,000個(gè)體)的偏離值被排序并十等分。

應(yīng)用

每位患者根據(jù)偏差值被分配一個(gè)十分位數(shù)，比如低十分位數(shù)反映較慢的iAF。此外，引入一個(gè)同步指示器，表示 F3 位置的iAF在 9.6Hz 到 10.4Hz 之間，用以標(biāo)記接近10Hz 同步組，最終產(chǎn)生三個(gè)亞組：同步組、低十分位數(shù)組（十分位得分1-5，不含同步范圍）和高十分位數(shù)組（十分位得分6-10，不含同步范圍）。

結(jié)果

舍曲林療效復(fù)現(xiàn)

對(duì)慢iAF亞組使用舍曲林治療的緩解率進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證

在治療8周后，低十分位數(shù)亞組的緩解率提升約9%，治療16周時(shí)提升約15%。

安慰劑組，未發(fā)現(xiàn)任何方向性的效果變化。

腦刺激治療

臨床干預(yù)結(jié)果

接受10 Hz rTMS治療的患者中，同步組（iAF在9.6 Hz和10.4 Hz之間）緩解率提升約為29%。

接受1 Hz rTMS治療的患者中，高十分位數(shù)組緩解率提升約為14%。并在另一數(shù)據(jù)集中得到重復(fù)驗(yàn)證(提升約為16%)。

對(duì)于ECT治療，低十分位數(shù)組緩解率提升約為38%。并在另一數(shù)據(jù)集中得到重復(fù)驗(yàn)證(提升約為18%)。

結(jié)論 

iAF接近10 Hz的患者對(duì)10 Hz rTMS臨床反應(yīng)更好

這一發(fā)現(xiàn)已被證明并重復(fù)。與10 Hz刺激將內(nèi)源性振蕩夾帶到刺激頻率的理論相關(guān)聯(lián)，Arnold tongue 模型預(yù)測(cè)，刺激頻率越接近內(nèi)源性頻率，夾帶效果越好。

iAF在三個(gè)亞組中并非均勻分布

大約40?50% 的患者處于低十分位亞組，而10Hz 同步組和高十分位組構(gòu)成了剩余的50?60%。這可能是因?yàn)椋?.8Hz 的iAF已被認(rèn)為是屬于 α 范圍的上限，即快波 α，這使得同步組(9.6-10.4 Hz)與高十分位亞組存在更多重疊。

基于iAF的Brainmarker-I可能具有指導(dǎo)MDD分層治療的潛力

Brainmarker-I作為一種可臨床應(yīng)用的腦電圖生物標(biāo)志物，能夠成功地對(duì)不同抗抑郁治療進(jìn)行分層，建議低十分位亞組患者采用舍曲林藥物治療或ECT，同步組采用10Hz TMS治療方案，高十分位亞組采用1Hz TMS治療。

聲明  

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參考文獻(xiàn)：

Voetterl, H. T., Sack, A. T., Olbrich, S., Stuiver, S., Rouwhorst, R., Prentice, A., ... & Arns, M. (2023). Alpha peak frequency-based Brainmarker-I as a method to stratify to pharmacotherapy and brain stimulation treatments in depression. Nature Mental Health, 1(12), 1023-1032.