解码双相情感障碍中的情绪动态
解码驱动双相情感障碍情绪不稳定的情感动态
这项神经影像研究旨在调查双相情感障碍（BD）患者与健康对照组相比情绪状态如何波动，并理解驱动情绪不稳定的神经机制。 研究主要试图回答以下问题：
- 能否通过机器学习从fMRI脑活动中解码情绪状态？
- 与健康对照组相比，双相情感障碍患者是否表现出更不稳定的情绪状态轨迹（例如，高元稳定性、低分形标度）？
- 增强积极情绪是否能稳定双相情感障碍患者的大脑和情绪动态？
研究人员将比较双相情感障碍患者（BD-I或BD-II型，当前处于抑郁或混合状态）与无精神病史的健康对照组，以观察BD组是否在情绪相关脑活动方面表现出更大的波动，以及积极情绪调节策略是否能正常化这种不稳定性。
参与者将：
- 完成关于情绪、情绪调节、焦虑和日常功能的自我报告问卷。
- 回忆并提供个人积极和消极记忆的简短描述，用于MRI任务。
- 接受fMRI扫描，包括：
- 静息态扫描
- 执行“思考与调节情感状态任务”（TReAT），在此过程中回忆自传体记忆、评估情绪并练习增强积极情绪。
- 用于脑部映射的结构性和弥散MRI。
- 在扫描期间接受生理监测（心率、呼吸）。
- 完成关于情绪状态和任务体验的扫描后调查。
这项研究将有助于阐明大脑在双相情感障碍中如何支持或破坏情绪调节，并可能为开发针对情绪不稳的个性化、神经生物学指导的治疗方法提供依据。
研究概览
详细说明
这项神经影像学研究旨在探究双相情感障碍（BD）患者情绪动态与心境不稳定背后的神经机制。双相情感障碍以快速剧烈的情绪波动为特征，然而这些情绪转换的神经生物学基础——即大脑如何实时在不同情绪状态间切换——至今尚未被充分理解。本研究致力于识别驱动情绪不稳定的瞬时大脑活动过程，并探索积极情绪增强是否能稳定BD患者的情绪及神经状态。
研究设计
本研究在俄克拉荷马州塔尔萨的劳雷特脑研究所（LIBR）进行。共纳入72名参与者：36名被诊断为I型或II型双相情感障碍的成人（当前处于抑郁或混合状态）以及36名无精神病史的健康对照参与者。参与者需完成两次访视：
- 准备阶段：签署知情同意书、临床访谈及问卷填写
- 磁共振扫描阶段：包含静息态与任务态功能磁共振成像
数据采集将采用多模态方法，包括功能磁共振成像（fMRI）、扩散加权成像（DWI）、结构磁共振成像以及生理指标监测（心率、呼吸）。整个研究过程中将持续记录行为与情绪指标，以实现神经数据与主观情绪体验的同步分析。
科学依据 心境不稳定是双相情感障碍的核心损害特征，与情绪调节和认知控制功能缺损相关。既往神经影像研究发现前额叶-边缘系统回路存在异常，包括前扣带回皮层（ACC）和前额叶皮层（PFC）等调节区域激活降低，而杏仁核等情绪反应区域激活增强。但大多数研究仅关注静态心境状态，未深入探究情绪体验的动态波动。
本研究运用机器学习、复杂性科学和网络控制理论来量化建模情绪状态动态。通过解码情绪调节任务中的脑活动，研究旨在刻画情绪状态的时序演化规律，比较BD患者与健康对照的差异，并验证靶向调节策略（特别是积极情绪增强）能否调控这些动态过程。
具体目标与假设 目标1：采用机器学习方法从全脑fMRI数据解码瞬时情绪状态
假设1：机器学习分类器能通过fMRI激活模式准确区分不同情绪状态（如沉思与积极反思）。BD参与者将展现出比健康对照组更不稳定、波动更大的状态轨迹。
目标2：运用复杂性科学和网络控制理论指标量化情绪动态
假设2：与健康对照相比，BD个体将呈现更高的情绪亚稳态性和更低的分形标度——这些是脑活动时间不规则性的指标。网络控制理论分析将识别促成状态转换的关键脑区。
目标3：检验积极情绪增强对情绪稳定性及脑网络动态的影响
假设3：积极情绪调节将激活认知控制区域（如背外侧前额叶、前扣带回），并促进BD参与者产生更稳定的情绪轨迹。
实验任务与流程
- 访视1（准备阶段）：
参与者将完成知情同意、精神状况筛查（采用MINI量表）及系列标准化问卷，评估心境、情绪调节、焦虑、沉思倾向和快感能力（如MADRS、YMRS、PANAS-X、DERS、ERQ、STAI、PROMIS量表）。
参与者还需回忆八段自传体事件——四段积极（追忆）与四段消极（沉思），并为每段事件撰写简短关键词描述。这些个性化线索将用于后续MRI任务中诱发情绪状态，同时避免暴露个人隐私。
- 访视2（磁共振扫描阶段）：
参与者将完成持续约两小时的静息态与任务态MRI扫描。同步记录生理信号（心率与呼吸）以消除生理伪影并探究情绪的自主神经关联。
MRI序列包括：
- 高分辨率T1加权结构扫描
- 白质连接性扩散加权扫描
- 静息态fMRI（12分钟时长）
- 任务态fMRI：思维与调节情感状态任务（TReAT）
TReAT任务概述
思维与调节情感状态任务（TReAT）是模拟真实世界情绪处理的新范式。参与者将接收与其个人自传体事件对应的提示词，并交替进行以下模块：
- 思维模块：参与者思考提示事件，沉浸于相关情绪体验
- 评分模块：随后立即使用情感滑块评定情绪效价（积极-消极）与唤醒度
- 调节模块：参与者尝试在关注相同线索时增强积极情绪
- 注意模块：执行简短箭头方向注意任务（6次试次，每次2秒）以清除情绪模块间的认知负荷
- 休息模块：注视十字光标，放松并清空思绪
这些模块在四个fMRI轮次中重复进行，每轮持续约12-15分钟。该设计能同步建模自发与受调节的情绪状态，实现情绪动态的精细时间解码。
每轮扫描后参与者需评定疲劳度、困倦度及情绪投入程度。扫描后问卷（如PANAS-X、STAI-S、反馈问卷）评估情绪与身体舒适度。
数据分析方案 功能MRI数据将采用标准流程预处理，并运用多元模式分析（MVPA）进行情绪状态分类。状态空间轨迹分析将检验解码脑状态在个体内与个体间随时间波动的情况。通过亚稳定性、分形标度和网络可控性指标量化脑网络的时间复杂度与灵活性。
组间比较（BD vs. HC）将评估BD参与者是否在情绪相关回路中表现出更强的时间不规则性或更低的控制能量。通过受试者内“调节模块vs.思维模块”对比，检验积极情绪调节对这些参数的调控作用。
科学价值与临床意义 本研究整合前沿计算方法——机器学习、复杂性指标与网络控制理论，以解码双相情感障碍情绪调节的时间结构。通过识别不稳定的神经生物学特征并验证积极情绪调节的稳定化作用，该研究致力于弥合情感神经科学与个体化精神病学间的鸿沟。
最终数据集将收录于美国国家心理健康研究所（NIMH）数据档案库，为未来针对情绪失调生物标志物的大规模研究提供依据。本研究最终将为开发能动态响应患者情绪状态的适应性脑状态驱动疗法奠定基础，为双相情感障碍的心境稳定提供新策略。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Masaya Misaki Study Primary Investigator, Ph.D.
- 电话号码：918-502-5137
- 邮箱：mmisaki@laureateinstitute.org
学习地点
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Oklahoma
-
Tulsa、Oklahoma、美国、74135
- 招聘中
- Laureate Institute for Brain Research
-
接触：
- Masaya Misaki, Ph.D.
- 电话号码：918-502-5137
- 邮箱：mmisaki@laureateinstitute.org
-
接触：
- Salvador Guinjoan, MD, Ph.D.
- 电话号码：(918) 502-5119
- 邮箱：SGuinjoan@laureateinstitute.org
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首席研究员：
- Masaya Misaki, Ph.D.
-
副研究员：
- Salvador Guinjoan, MD, Ph.D.
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
纳入标准
- 年龄18至65岁
- 男性或女性
- 筛选时体重指数（BMI）在18.5至38.0 kg/m²之间
- 能够理解并遵守研究要求
- 英语流利
能够提供知情同意
双相障碍组：
- 符合DSM-5中双相I型或II型障碍诊断标准，目前处于抑郁或混合发作状态（由迷你国际神经精神访谈量表MINI确定）
中度或以上抑郁症状严重程度（蒙哥马利抑郁评定量表MADRS≥15或患者健康问卷PHQ-9≥10）
健康对照组：
- 当前或既往无精神障碍（经MINI验证）
排除标准
- 无电话或无法方便使用电话
- 经医学筛查问卷识别的重大医学问题：如不稳定肝肾功能不全病史；青光眼；显著且不稳定的心、血管、肺、胃肠、内分泌、神经、血液、风湿或代谢紊乱；或研究者认为参与不符合受试者最大利益（如损害健康）或可能妨碍、限制或混淆方案指定评估的任何其他状况
- 滥用药物检测阳性，包括酒精（呼气测试）、可卡因、阿片类、安非他命、甲基安非他命、苯环利定、苯二氮䓬类、巴比妥类、美沙酮和羟考酮
- 药物或酒精中毒（基于筛选期或研究访视时的尿毒理学或呼气测醉器阳性结果）或报告有酒精/药物戒断症状，末次大麻使用须在研究访视前>48小时
- 当前DSM-5精神病性谱系障碍或中度至重度物质使用障碍诊断
- 中度至重度创伤性脑损伤或其他神经认知障碍伴神经功能缺损证据、神经系统疾病，或可能因参与研究而恶化的严重或不稳定医学状况（由初级保健提供者确定）
- 当前显著自杀意念或过去3个月内自杀未遂
- 入组前6周内服用可能影响大脑功能的药物剂量或处方发生变更（如抗焦虑药、抗精神病药、抗抑郁药或情绪稳定剂）
- 正在服用影响功能性磁共振成像血流动力学反应的药物（如哌醋甲酯、乙酰唑胺，或过量咖啡因摄入>1000毫克/天）
- 磁共振环境筛查记录中存在MRI禁忌症
- 不愿或无法完成研究方案的主要环节，包括磁共振成像（如因幽闭恐惧症）或行为评估。但未能完成部分评估环节可被接受（如不愿回答某些问卷条目或不愿完成行为任务）
- 无法矫正的视力或听力问题
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：基础科学
- 分配：不适用
- 介入模型：单组作业
- 屏蔽：无（打开标签）
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
|---|---|
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实验性的：解码情感动态
所有参与者均完成相同的双阶段方案：首先是包含诊断访谈和问卷的准备访视，随后进行涵盖静息态与任务态扫描的磁共振成像检测。
在思维与情绪调节任务（TReAT）中，参与者需回忆个人积极与消极记忆，评估自身情绪状态，并练习积极情绪增强策略。
全过程持续记录生理信号。
双向情感障碍患者与健康对照组均接受相同流程，以对比大脑活动与情绪动态变化。
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参与者在功能性磁共振成像（fMRI）扫描期间完成思维与情绪调节任务（TReAT）。
该任务通过呈现参与者自身自传体记忆的简短线索（四个积极记忆和四个消极记忆）来诱发相应的情绪状态。
在观看这些线索时，参与者交替进行回忆思考、情绪效价与唤醒度评分，以及练习积极情绪放大策略。
每个会话包含多个"思考"、"评分"、"调节"、"注意"和"休息"时段区块。
同时记录生理指标（心率和呼吸频率）。
该任务旨在从fMRI数据中解码情绪状态，并评估双相情感障碍患者与健康对照组相比，积极情绪调节对神经活动的影响。
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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解码情绪状态轨迹
大体时间：第2天
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基于功能性磁共振成像(fMRI)在思维与情绪调节任务(TReAT)中解码出的情绪状态时间进程。
将采用排列熵量化时间不规则性，以评估双相情感障碍患者相较于健康对照者的情绪状态不稳定性。
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第2天
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脑网络状态的亚稳定性
大体时间：第二天
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将从全脑fMRI数据计算脑网络状态的亚稳定性，以表征情绪状态的可变性。
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第二天
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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大脑区域对情绪脑状态转变能量的贡献
大体时间：第二天
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基于网络控制理论，将计算大脑各区域对情绪状态转变能量的贡献度，从而识别驱动情绪状态间转换的关键脑区。
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第二天
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脑状态变化的分形标度
大体时间：第二天
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将通过全脑功能磁共振成像数据计算大脑状态变化的分形标度，以表征情绪大脑状态的规律性。
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第二天
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
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研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- 2025-005
- 5P20GM121312-08 (美国 NIH 拨款/合同)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)？
IPD 计划说明
本研究完成后，经去标识化的个体参与者数据（IPD）可能通过国家心理健康研究所（NIMH）数据档案库（NDA）等公共研究资料库进行共享。 共享数据可能包括去标识化参与者人口统计学特征、行为与问卷反馈、功能性与结构性神经影像数据，以及研究参与详情。 所有数据将依据HIPAA法规及机构去标识化标准移除个人识别信息。
为实现数据共享，将根据NDA规范收集生成全局唯一标识符（GUID）所需信息。 根据联邦及机构要求，所有数据将安全存储于加密服务器，并在研究完成后至少保留三年。
研究成果将通过同行评审期刊论文、科学会议及公共数据资料库进行传播。
IPD 共享访问标准
IPD 共享支持信息类型
- 研究方案
- 树液
- 国际碳纤维联合会
- 分析代码
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
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