青少年非自杀性自伤磁共振成像研究进展

何 强 王康程 杨 楹 徐梦蓉 蒋忠良 汪芷伊 刘金同，

非自杀性自伤(Non-Suicidal Self-Injury,NSSI)行为指在不伴自杀意图的情况下，用不止一种方法故意伤害自己的身体,其中，切割自己的皮肤是最常见的[1]；此外，还包括刮擦皮肤、灼伤自己、拉扯毛发、对伤口进行二次伤害以干扰其愈合、捶打、咬伤、投毒，以及参与非娱乐性的高危活动等[2]。自伤行为通常首先出现在青少年的早期到中期，并且在整个青少年时期自伤的比例增加[3]，12～14岁是高峰期。NSSI是一个非常重要的公共健康问题，其在青少年中的发生比例为7.5%～46.5%，居于各年龄段之首，在成人中为4.0%～23.0%[4]。

尽管NSSI行为实施时往往不伴有自杀意图，但自杀观念一般会出现于NSSI行为之前，而且NSSI行为属于自杀行为的显著风险因素，自杀未遂的高危因素之一即为反复实施NSSI[5]。NSSI通常是女性自杀行为的前兆，许多试图自杀的男性往往很少报告或没有NSSI史[6，7]。就自伤的方式而言，女性更有可能使用切割，而男性更有可能使用击打或焚烧[8]。

先前有研究表明，神经系统方面发生改变，不一定出现NSSI行为，但出现NSSI行为，往往有神经系统方面的改变[9]。当出现人际交往困难、负性的感觉或想法、沉湎于难以控制的故意行为等，NSSI行为发生的可能性大大增加[10，11]。目前尚未有关于青少年NSSI行为确切的神经影像学标志，本文旨在对近年来国内外关于青少年NSSI行为相关的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging， MRI)文献进行梳理，为日后进一步深入研究提供参考。

1 基于灰质体积的磁共振成像对NSSI行为的研究

1.1 研究进展 近年来关于NSSI行为实施者大脑形态和结构的MRI研究多针对于灰质体积(GMV)的改变，其灰质体积改变的研究结果主要集中在岛叶皮层(Insula)的体积改变。目前较为一致的结论表明，NSSI行为实施者的岛叶皮质体积较健康人减少。其中2018年Ando A等[12]研究表明，实施NSSI行为的青少年大脑岛叶体积明显减少，前扣带回皮质体积也有减少的趋势。该研究还发现，与无自杀企图史的青少年和对照组相比，在有自杀企图史的NSSI青少年中观察到前扣带回皮质体积减少，表明在观察到的NSSI青少年的体积异常中，前扣带回皮质体积减少与自杀企图有显著关系，这在未来研究青少年自伤和自杀行为的关联时，有待进一步证实。2019年Beauchaine TP等[13]对20例自伤青少年女性的脑结构研究表明，自伤者双侧大脑岛叶皮层和右侧额下回的灰质体积减少。额下回是大脑岛叶邻近的神经结构，也与情绪和自我调节有关。

1.2 岛叶与NSSI行为的联系 关于岛叶与NSSI行为的联系，相关研究表明，岛叶作为整合与情绪相关线索的脑区，通过广泛的边缘连接，以激活人类情绪反应，在处理内在情绪时，常伴随岛叶与前扣带回的激活[14]。关于NSSI行为实施者情绪处理方面，先前有研究[15]报道，NSSI行为实施者可能会利用自伤行为替代所面临的更痛苦的情景，其可通过自伤行为将注意力从不愉快的情绪或想法上转移开来，通过自我惩罚或自我从高阶意识到低阶意识的转化，改变对自我的认知；NSSI行为还可能带来各种生理效应，如内源性阿片类药物的变化或副交感神经系统的激活，以此来调节情绪反应。岛叶可能在疼痛的调节中具有重要作用，参与疼痛的感知以及厌恶情绪的加工过程[16，17]。下文将从近年来其他方面MRI研究中探讨NSSI行为实施者在疼痛处理方面的改变。岛叶还可能与物质成瘾及行为成瘾存在一定关联，其监视机体饥饿以及对其他事物的渴望，并协助将这些渴望转化为行动，以获取满足。成瘾者随着成瘾病程的增加，岛叶体积减小的程度往往更加明显[18]。越来越多证据表明，NSSI在青少年群体中是一种成瘾行为[19]，且在同龄人中可能具有传染性[20]。关于NSSI行为的成瘾性，仍需更多的研究以便进一步探讨。

2 基于功能性磁共振成像对NSSI行为的研究

功能性磁共振成像(functional Mangetic Resonance Imaging，fMRI)通过研究脑血氧饱和依赖水平(Blood Oxygen Level Dependent，BOLD)变化，分析脑功能的产生方式、位置及作用效果，反映人脑在执行某项任务或静息时大脑皮层功能区的激活情况以及对神经活动变化的反应。根据其血氧水平依赖信号的差异，可分为任务态fMRI和静息态fMRI。

2.1 任务态fMRI 任务态fMRI是一种脑功能磁共振成像方法，以单一相关事件为任务对大脑进行一定规则的任务刺激的同时，进行血氧水平依赖性脑功能成像。用以观察在不同时间段对应不同事件的脑皮质区域的活动功能情况，如通过光、声、气味、扣指运动等相关任务刺激事件研究视觉、听觉、嗅觉、运动、感觉及语言等脑皮质功能活动。

近年来关于NSSI行为的任务态fMRI研究较多，主要聚焦于冲动控制、情绪管理、疼痛知觉、奖赏加工等方面的大脑区域的激活改变。

2.1.1 NSSI行为与冲动控制、情绪管理等方面机制的联系 2012年Plener PL等[21]首次报道了NSSI青少年情绪加工的任务态fMRI资料，该研究通过对NSSI行为实施者的fMRI扫描显示，与对照组相比，伴NSSI行为者看到描绘情绪主题的图片材料后杏仁核、海马和前扣带回激活程度增加，看到与NSSI主题相关的图片时，眶额皮质、额叶皮质的激活增加，这表明实施NSSI行为的个体在情绪调节功能方面存在一定的缺陷。2018年Dahlgren MK等[22]研究指出，在执行多源冲突任务过程中NSSI行为实施者的扣带回皮质激活显著增加，背外侧前额叶皮质激活显著降低；此外，在NSSI行为实施者中，背外侧前额叶皮质的激活与情绪反应性和冲动性呈负相关，表明背外侧前额叶皮质激活降低与较差的情绪控制和冲动性增加有关。通过以上研究可进一步推测，在对心理痛苦控制能力较差，即情绪调节能力较差的群体中，对自伤刺激的唤起更为容易，加之冲动控制的降低，可能产生进一步参与自伤的需求，从而不断反复强化这一行为，导致恶性循环。

2.1.2 NSSI行为与疼痛知觉等方面机制的联系 实施NSSI行为的个体关于疼痛知觉的改变得到了越来越多的关注，与不伴NSSI行为者相比，实施NSSI行为者的疼痛体验或许有所不同。Kirtley OJ等[23]研究表明，实施NSSI行为的个体在疼痛知觉方面存在异常。虽然目前尚无直接证据表明NSSI行为与疼痛知觉的关系，但先前研究提示，实施NSSI行为者疼痛耐受性和疼痛阈值均有所提高[24]。2015年Bonenberger M等[17]通过在非优势手的手背上施加电刺激进行模拟的一项研究表明，NSSI行为实施者基本躯体感觉加工未受损害，而在双侧前岛叶出现了神经激活降低。该研究证实，NSSI行为实施者对疼痛或不愉快感觉的处理差异可能与疼痛的情感维度而不是感觉维度有关。该研究同样指出，前岛叶除了处理疼痛的情感成分外，还与各种感觉、认知和情绪状态以及情绪调节的处理有关，NSSI行为史调节了岛叶对身体疼痛的反应。Osuch E等[25]通过自我施加及试验者施加冰水刺激和室温水刺激的fMRI研究探讨了NSSI行为实施者疼痛和奖赏加工的神经回路，结果显示，在NSSI行为者中，在与疼痛和奖赏/成瘾相关的区域，包括丘脑、背侧纹状体和前侧楔前叶，BOLD信号和“疼痛的缓解”之间的相关性更大。另外，这项研究发现，自伤者前扣带皮质和右侧眶额皮质之间的功能连接性降低，一定程度上证实先前研究结论，即实施NSSI行为的个体在情绪行为的调节方面可能存在缺陷。尽管未能在磁共振扫描期间诱发NSSI行为实施者的烦躁状态，但这些发现仍揭示了疼痛与伴NSSI行为者的奖励相关，但与不伴NSSI行为者不存在相关性。Groschwitz RC等[26]从社会排斥角度入手，通过一款名为Cyberball的电脑抛球游戏作为范式，发现与健康对照组以及不伴NSSI行为的抑郁组相比，在伴有NSSI行为的抑郁障碍青少年中，内侧前额叶和腹外侧前额叶皮层的激活相对增加，且伴NSSI行为的抑郁障碍青少年对于与社会排斥处理相关的大脑区域，与不伴NSSI行为的抑郁障碍青少年相比存在差异。

2.1.3 NSSI行为与奖赏加工等方面机制的联系 目前相关研究主要显示出NSSI行为实施者存在纹状体和眶额皮质等奖赏区域激活的改变。Sauder CL等[27]研究指出，从对预期金钱奖励的反应来看，与对照组相比，伴NSSI行为的青少年对纹状体(壳核)、双侧杏仁核和眶额皮质的奖赏线索的激活显著减少，表明伴NSSI行为者对奖励反应的迟钝。而后2019年的另一篇关于金钱奖励的研究[28]指出，当前或过去有过NSSI想法的青少年对金钱奖励的结果表现为双侧壳核激活较对照组增加。该研究表明，考虑过实施NSSI行为的青少年，尽管未采取相应行动，可能在神经层面对奖励刺激特别敏感，对奖赏的神经敏感性增强与NSSI想法有关。该研究同样支持先前论断，即与NSSI行为相关的纹状体区域之一是壳核。2018年一项研究[29]通过货币赌博任务来探索NSSI行为实施者是否会调节在金钱收益过程中引发的奖赏网络的激活模式，尤其是在与奖励评估相关的脑区，如眶额皮质。结果表明，与健康对照组和不伴NSSI行为的边缘型人格障碍患者相比，实施NSSI行为的患者在意外奖励后表现出眶额皮质(特别是左边外侧眶额皮质)的过度激活。综上，关于奖赏加工方面，NSSI行为者对于长期的、未得到的预期奖励反应较迟钝，而对短期的、易得的金钱奖励则表现格外敏感。根据现有研究可进一步推测，尽管NSSI行为者能正确认识到自伤及直接后果(如减轻痛苦)之间的联系，但可能不能正确理解这种行为可能的长期(负面)结果，因而较难实现延迟满足。

2.2 静息态fMRI 静息态fMRI是在受试者保持清醒、不给任务或刺激，尽量不思考任何问题的状态下采集大脑血氧水平依赖信号来分析大脑神经元自发活动的磁共振技术。尽管静息态fMRI已广泛应用于脑器质性疾病及精神心理疾病的研究，但目前关于NSSI行为实施者的静息态fMRI研究仍然较少。虽然基于任务的fMRI研究分别为青少年提供了支持NSSI行为的关键知识，但这些研究中使用的不同任务，很难精确定位与这些行为相关的功能网络模式。因此，如果要进一步深入研究，并在临床研究中确定特定的神经生物学目标，就必须研究与任务无关的内部功能(即静息态fMRI)的模式。

先前相关神经影像学研究表明，NSSI行为者的杏仁核对情绪刺激(消极和中性)的反应增强[21，30]，对实验性损伤(疼痛的冷刺激或小切口)的反应减弱[25，31](以此获得负面情绪的主观缓解)。负性情绪的神经生物学特征包括皮质-边缘神经环路[32]，具体来说，杏仁核是启动威胁反应的关键边缘区域，而额叶区域监控和调节情绪反应[33]。2017年Westlund Schreiner M等[34]通过对杏仁核网络的静息态及任务态fMRI综合研究发现，在静息态fMRI和负面情绪面孔的任务态fMRI扫描中，杏仁核-皮质连接异常广泛存在，主要表现为额叶激活减少、杏仁核和辅助运动区的连接增强、杏仁核和背侧前扣带回皮质的连接增强。其中，额叶激活减少，杏仁核-前额叶的低连接状态在NSSI行为实施者中似乎是一种普遍的缺陷，这可能代表着在调节负面情绪刺激方面的困难，以及对将自我伤害作为自我安慰策略的依赖。杏仁核和辅助运动区的连接增强可能是消极情绪影响习惯性行为的重要机制，即负面情绪对行动计划的过度影响，潜在地增加了实施NSSI行为的可能性。背侧前扣带回是突显网络的一部分，负责整合和监测内外刺激的重要性。在恐惧记忆的巩固过程中，杏仁核和背侧前扣带回之间的功能连接性增加[35]，这可能反映了在静息态扫描时关于NSSI的想法或负面情绪记忆的自发加工过程。2021年Ho TC等[36]一项关于自杀意念及NSSI行为的静息态磁共振脑功能网络研究比较了中央执行网络、默认模式网络和突显网络的网络一致性(即每个个体在给定网络内所有体素的时间资源之间的关联强度)。结果表明，有自杀意念和NSSI行为的抑郁障碍青少年在腹侧默认模式网络的一致性较低。仅有存在NSSI行为的抑郁障碍青少年表现出较低的前侧默认模式网络和岛叶-突显网络的一致性和较高的中央执行网络-默认模式网络连接一致性。所有默认模式网络子网络和脑岛突显网络表现出较低的一致性与强烈的自杀意念和NSSI行为紧密相关。因此作者指出，自杀意念和NSSI行为均与自我参照加工、未来计划的困难相关的大脑网络有关，而NSSI行为则特别与内感受性知觉中断相关的大脑网络有关，内部网络模式可能是青少年自杀意念和NSSI行为的可靠生物标志物。未来的研究可在此基础上进一步研究青少年与自杀意念、自杀行为在神经生物学机制上的关联。

3 基于弥散张量磁共振成像对NSSI行为的研究

弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)是一种MRI技术，是弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)的发展和深化的衍生技术。DTI通过测量大脑中水分子扩散的幅度和方向来探测脑白质的微观结构，通过观察和跟踪大脑白质纤维束的位置、走行方向，并反映其解剖连通性方向，来评价各脑区白质纤维束的走行方向和纤维束结构的完整性，在神经影像研究中有着非常重要的应用价值。

2007年的一项研究[37]发现，与对照组相比，有自伤史的边缘型人格障碍女性患者在下额叶内各向异性分数(Fractional Anisotropy,FA)值较低。2019年Westlund Schreiner M等[38]研究发现实施过NSSI行为的青少年女性在钩束、扣带束、双侧上下纵束、丘脑前辐射、胼胝体和皮质脊髓束中具有较低的广义分数各向异性(Generalized Fractional Anisotropy,GFA)，即具有较低的白质完整性。该研究突破先前桎梏，一方面增大了样本量，另一方面使用了更为精确的GFA代替FA进行估计。结果表明，NSSI行为实施者的注意冲动水平和NSSI行为持续时间(从NSSI行为开始的时间)与钩束和扣带束中较低的白质完整性相关。NSSI行为实施者更高水平的注意冲动与左钩束的低GFA有关。虽然相较先前研究有所进步，但未来仍需更多的纵向研究来探索白质在何时开始出现异常和其发展轨迹，以及该异常是否使青少年倾向于实施NSSI等行为。

4 小结与展望

综上所述，NSSI作为自杀行为的一个显著风险因素，对其深入地认识和研究对于该行为的防治有非常积极的作用，未来的研究可试着从以下方面进行探索。首先，未来需要更多的纵向研究的设计，以确定NSSI的潜在易感性及NSSI行为发生前后的改变及经系统治疗前后的改变。其次，应有更多数量更大、更同质且特征明显的样本的研究，以便进一步完善、巩固既往研究。第三，未来的研究可以在已有研究的基础上进一步研究青少年的自伤和自杀行为的关联，这可能有助于识别那些有自杀企图风险的人，也是探索NSSI行为的神经生物学机制及其与自杀行为的生物学联系的重要一步。第四，未来的研究可进行多模态磁共振研究，即对同一批样本采用综合多种MRI技术的多模态分析，以此避免了单一类型成像技术的误差，使各类型的MRI技术得出的结果实现互相印证及补充，从而提供更为全面精准的临床线索和影像学依据。最后，仍需进一步研究微观上的改变。神经影像学应当结合遗传学，研究遗传和环境因素对人脑高级认知功能和脑疾病的调控机制，开展更多多学科交叉、多维度整合的研究，以便更深入地探索NSSI的深层机制，对NSSI行为进行预测、诊断及疗效评价。