对风险决策能力受损的慢性肌肉骨骼疼痛患者的行为进行建模和神经影像学研究


        风险决策时的显著性表现是基本认知功能之一,在包括成瘾在内的多种精神障碍疾病中都会受到损害。然而,慢性肌肉骨骼疼痛患者在风险决策方面的认知机制和神经相关性尚不清楚。

 

 

图1 气球模拟风险任务

 

为检查慢性肌肉骨骼疼痛患者显著异常的风险决策行为模式及其神经认知相关,袁振教授带领团队,使用便携式功能性近红外(fNIRS)设备OctaMon,对风险决策能力受损的慢性肌肉骨骼患者的进行了一项神经影像研究。

 

 

图2 Artinis近红外设备OctaMon和其通道位置. (a)OctaMon (b) 设备准备; (c) 使用NIRS-SPM 重建fNIR通道; (d) fNIRS 拓扑示意图.

 

研究使用了病患-对照组的研究方法,纳入了19名慢性肌肉骨骼疼痛患者和32名健康对照者(healthy controls HCs),使用气球类比风险任务(balloon analogue risk task ,BART)测量两组被试的风险决策行为。使用功能性近红外光谱设备OctaMon进行光学神经成像,结合计算建模,基于BART系统地描述特定损伤。

 

 

图3 不同条件下修正后的BART分数。 (a) 蓝色气球条件(低爆阈值, (b) 绿色气球条件(中等爆炸阈值),(c) 红色气球条件(高爆炸阈值. * d代表 p<0.05.

 

 

Fig. 4 采用指数加权均值方差模型(exponential-weight mean-variance model ,EWMVM)对参数进行分组. 用于描述先前的爆裂的预期,eta显示更新指数,表示风险偏好,tau表示逆温度,lambda表示损失厌恶** b表示 p<0.01, *** 表示 p<0.001.

 

行为表现的计算建模结果显示,慢性疼痛患者组在BART中表现出明显的学习缺陷(p < 0.001),倾向于更加随机地做出决策而缺乏深思熟虑(p < 0.01)。此外,与对照组相比,检测到患者组在任务期间前额叶皮层(prefrontal cortex ,PFC)的显著脑部活动抑制(p < 0.005)。

 

 

Fig. 5 BART任务下PFC的激活模. (a) T值脑图展示了慢性疼痛组和健康组PFC区域的激活差异(b) HC组BART期间的PFC激活模式 (c)慢性疼痛组BART期间的PFC激活模式。彩色条形柱代表T值

 

结论:长期的异常疼痛反应显著干扰了慢性疼痛患者的PFC功能和行为表现。联合行为建模和神经影像学技术为全面理解慢性疼痛相关的决策风险行为的认知损害和脑功能障碍开辟了新途径。"

 

参考文献

Zeng, X., Tang, W., Gao, F., Tang, Z., Zhang, Z., Zhang, J., Du, M., Chen, Z., Chen, X., & Yuan, Z. (2023). Behavioral modeling and neuroimaging of impaired risky decision making in patients with chronic musculoskeletal pain. Neurophotonics10(2), 020901. https://doi.org/10.1117/1.NPh.10.2.020901

关键词:

维拓启创,近红外光谱成像,神经影像,fNIRS,便携式功能近红外

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