Cell Reports最新研究：音乐治疗抑郁症的神经机制揭秘
Cell Reports最新研究：音乐治疗抑郁症的神经机制揭秘
音乐作为一种普遍的人类体验，长期以来被认为能够深刻影响我们的情绪状态。然而，音乐如何在神经层面调节情绪，尤其是在抑郁症等情绪障碍中发挥作用，一直是科学界探索的前沿课题。近期，上海交通大学附属瑞金医院功能神经外科中心的研究团队在这一领域取得了突破性进展。通过创新性地结合脑机接口技术和情绪环路研究方法，他们深入探索了音乐对大脑情绪调节网络的影响机制。这项发表在国际知名期刊Cell Reports上的研究不仅揭示了音乐治疗抑郁症的神经生物学基础，还为开发基于脑电反馈的个性化音乐治疗方案提供了全新思路，为非药物治疗抑郁症开辟了新的可能性。
上海交通大学附属瑞金医院功能神经外科中心的孙伯民教授与Valerie Voon教授团队在国际知名期刊Cell Reports上发表了题为《Auditory Entrainment Coordinates Cortical-BNST-NAc Triple Time Locking to Alleviate Depressive Disorder》的研究成果。这项突破性研究揭示了一种通过听觉诱导节律来协调大脑皮层、终纹床核和伏隔核三重时间锁定以缓解抑郁症的创新方法。
在抑郁症患者中，研究团队发现音乐诱导的节律通过听觉皮层的θ波与终纹床核（bed nucleus of the stria terminalis，BNST）和伏隔核（nucleus accumbens，NAc）的同步，实现对抑郁症状的有效缓解。这项研究的核心发现是能够产生抗抑郁效果的音乐可以在听觉皮层诱导特定的神经电活动。这种活动随后从听觉皮层传递到大脑的深层奖励回路，导致主观上对音乐的享受和随后的抗抑郁效果。
考虑到许多抑郁症患者对音乐没有反应，研究团队基于抑郁症患者的脑电波特征开发了一种特定的听觉调节方案。通过特异性激活听觉皮层，他们增强了这一回路内的神经同步，从而提供了一种新的抗抑郁机制。研究的核心理念是音乐通过同步负责感觉信息处理的听觉皮层和负责情感信息处理的奖励回路之间的神经振荡来产生抗抑郁效果。这一发现不仅揭示了音乐治疗抑郁症的神经机制，还为开发更有效的非药物治疗方法提供了重要依据。
研究团队发现，音乐对抑郁症的缓解作用与个体的主观享受度高度相关。听觉区域的θ波振荡在音乐诱导的抗抑郁效应中起到了关键的中介作用，并在听觉皮层、BNST和NAc之间形成了独特的三重时间耦合模式。这种耦合模式在抑郁症患者中通常是缺失的，而研究团队通过精心设计的外部听觉调控成功恢复了这种耦合，强调了生理性节律同步在增强抗抑郁效果中的因果作用。
值得注意的是，研究表明音乐的情感内容对抑郁症状的影响并不如预期的那么显著。相反，个体对音乐的主观享受度才是影响抑郁症状改善的关键因素。这一发现挑战了传统观点，为音乐治疗抑郁症提供了新的思路。
为了将聆听音乐过程中听觉EEG活动与主观享受度建立关系，研究团队采用了深度学习方法分析听觉皮层的EEG数据。通过这种方法，他们成功地预测了音乐享受度，进一步验证了听觉皮层θ波在音乐欣赏过程中的调控作用。研究发现，高享受度的音乐能够显著增强听觉皮层的θ波活动，从而提高音乐与EEG的同步性。这一发现为个性化音乐治疗方案的设计提供了重要依据。
在实验方法方面，研究团队采用了创新的EEG-LFP同步电生理技术。这种技术允许同时记录大脑表面和深层结构的电活动，为研究音乐对大脑的影响提供了前所未有的精确性。通过这种方法，研究团队不仅发现了音乐诱导的θ波活动在听觉皮层、BNST和NAc之间的同步效应，还验证了BNST和NAc的局部γ波活动对抑郁症状的影响。这些发现为理解音乐如何在神经回路层面影响情绪提供了重要线索。
为了确保研究结果的可靠性和普适性，研究团队在实验设计上下足了功夫。他们意识到音乐的主观性可能显著影响患者对其的评价，从而导致抗抑郁效果的巨大差异。通过初步探索，研究团队发现影响音乐抗抑郁效果的最关键主观因素是享受度。基于这一发现，他们使用聚类算法将患者分为高音乐欣赏组和低音乐欣赏组。这种分组方法对研究至关重要，因为两组患者表现出显著不同的抗抑郁效果。具体来说，高音乐欣赏组的患者表现出更显著的神经同步和更好的抗抑郁效果，而低音乐欣赏组的效果则相对较差。这种分组不仅允许研究团队更精确地研究音乐的抗抑郁机制，还为提出个性化音乐治疗方案以改善治疗效果提供了基础。
为了最小化患者对音乐的过往熟悉度等因素对研究结论的干扰，研究团队采取了严格的实验设计。他们首先通过调查编制了一份完全陌生于参与者的音乐列表。然后，让所有参与者以相同的方式和时长聆听这些曲目，从而达到"高度且相似的熟悉度水平"。这种设计有效地控制了音乐熟悉度这一潜在的干扰因素。随后，患者被要求对列表中的每首曲目进行主观喜爱度评分。在得到评分结果后的正式实验中，一些患者聆听了他们评分最高的曲目，而其他人则选择了评分最低的曲目进行后续实验。这种设计不仅最大程度地减少了主观熟悉度的干扰，还为研究团队提供了丰富的数据来分析音乐喜爱度与抗抑郁效果之间的关系。
研究结果令人惊讶地表明，音乐治疗的抗抑郁效果主要与听者对音乐的主观喜爱程度有关，而与音乐的情感背景无关。这一发现挑战了传统观点，即愉悦的音乐能改善情绪，而悲伤的音乐会产生相反的效果。实际上，两种类型的音乐在改善抑郁症状方面没有显著差异。这一发现为音乐治疗提供了新的视角，强调了个性化选择音乐的重要性。
研究团队进一步探索了如何改善对音乐反应不佳的患者的治疗效果。他们发现，在低欣赏度亚组中，无论音乐的熟悉度如何，患者都对音乐处理没有反应。为了增强这类患者的治疗效果，研究人员尝试增加颞叶区域的同步性。他们将特定频率的调制声音整合到患者之前听过但反应不佳的音乐中，创建了调制组和假调制对照组。实验结果显示，与对照组相比，调制组的患者表现出更高的音乐享受度和更显著的抑郁症状减轻。
在神经活动层面，研究发现调制音乐显著增加了熟悉和不熟悉组中θ波与BNST-γ波的相位锁定。调制组还表现出γ波嵌套发生率和嵌套指数的显著上升。更重要的是，听觉调制导致γ波耦合率显著上升，耦合延迟显著减少。调制亚组展现出与高欣赏度组相似的时间关系模式：NAc的γ振荡在BNST-γ耦合时间周围更加集中。此外，调制组的颞叶EEG-BNST-NAc三重时间锁定显著增强，其周围锁定期加权相位滞后指数（wPLI）明显高于对照组。这些发现进一步证实了皮层-BNST-NAc回路的功能整合在音乐诱发的抗抑郁效应中的重要性，而不是由单个核团介导的效应。这为改善对音乐治疗反应不佳的患者的治疗效果提供了新的思路和方法。
这项研究的创新之处在于将大脑奖励回路的局部场电位信息与头皮脑电图数据相结合，研究音乐如何在皮层和皮层下结构中被处理。研究揭示了音乐通过听觉同步在皮层-BNST-NAc回路中诱导神经振荡的三重时间锁定。这一机制此前未被深入研究。该研究整合了神经科学、精神病学和神经外科学领域，为任何研究音乐与情感互动的研究奠定了基础。它描述了听觉区域脑波的同步以及听觉皮层活动与深层脑核活动之间的时间关系。BNST-NAc回路，有时被称为"扩展杏仁核"的一部分，凸显了该回路与杏仁核（情感信息处理的中心结构）之间的密切关系。通过这些深入的研究，团队揭示了听觉诱导节律如何通过听觉皮层、BNST和NAc的同步作用缓解抑郁症，为理解音乐对抑郁症的缓解机制提供了全新的视角。
这些发现不仅加深了我们对大脑如何处理音乐和情感的理解，还为未来通过听觉调控治疗抑郁症提供了潜在的方法。总的来说，这项研究不仅深化了我们对音乐、大脑和情绪之间复杂关系的理解，还为开发更有效的抑郁症非药物治疗方法铺平了道路。它展示了跨学科研究在解决复杂医学问题中的重要性，并为未来的精神健康研究和治疗开辟了新的可能性。特别是，通过听觉调制来增强神经同步性的方法，为那些对传统音乐治疗反应不佳的患者提供了新的希望，这可能成为未来个性化抑郁症治疗的重要组成部分。
上海交通大学医学院附属瑞金医院的孙伯民教授与剑桥大学精神病学系Valerie Voon教授是本文的共同通讯作者，上海交通大学医学院博士研究生吕鑫、王宇涵和复旦大学类脑研究院博士研究生张莹莹是共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金，上海交通大学转化医学研究奖，上海市科技创新行动计划和上海市科技重大专项的资助。
本文原文来自腾讯新闻