大发体育刘庆明团队在Translational Psychiatry发表论文

　　在当今社会，甲基苯丙胺使用障碍（Methamphetamine Use Disorder，MUD）已成为一个日益严重的公共卫生问题。甲基苯丙胺使用障碍患者通常在执行功能、情景记忆和信息处理等认知功能方面表现出显著的缺陷[1]。这些缺陷可能在一定程度上导致成瘾复发和非理性决策。目前的证据表明，重复经颅磁刺激(Repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)干预背外侧前额叶皮层(Dorsolateral prefrontal cortex，dlPFC)可能影响与物质使用障碍相关的过程[2-3]。然而，以往的证据不足以充分探讨rTMS作用的心理机制。个体在做出行为选择和决策时，涉及到价值评估和自我控制，其中DLPFC与之密切相关[4]。最近的神经科学研究揭示了rTMS调节人类行为和认知的能力，有效地干预了个体的决策过程[5-6]。然而，很少有研究调查患者的决策过程是如何发生变化的。而个人决策行为受损是物质使用障碍的重要治疗指标之一。

　　近日，大发体育刘庆明博士团队在Translational Psychiatry（SCI,IF=5.8,中科院1区top）期刊上发表了题为“Modulation of dlPFC function and decision-making capacity by repetitive transcranial magnetic stimulation in methamphetamine use disorder”的研究论文，大发体育心理学系、大脑、心智与教育研究中心刘庆明博士为第一作者，上海交通大学医学院上海市精神卫生中心郑辉博士为共同通讯作者。该研究采用爱荷华博弈任务(Iowa Gambling Task，IGT)揭示MUD患者的决策能力受损，并采用计算建模技术进一步探索潜在的计算心理机制。依据躯体标记假说的推理，rTMS对 MUD 患者的决策损伤的逆转，可能是通过改善左侧dlPFC脑区的功能来实现的。本研究不仅为甲基苯丙胺使用障碍的康复提供了新的见解，也强调了进一步以理论探索推动成瘾疾病的无创脑刺激调控发展的必要性。

　　为了探究rTMS干预是否能够通过调节dlPFC的功能来改善MUD患者的决策能力，作者通过采用IGT对50名MUD患者和39名健康对照组（HC）的决策能力进行评估。50名MUD患者被随机分配到治疗组(MUD-t)或空白组(MUD-n)，治疗组接受10 Hz rTMS治疗，每天一次，五次后休息两天，共干预二十次；空白组则不接受任何rTMS治疗。分析rTMS治疗前后患者渴求度和决策能力的变化。

图1 研究流程图

　　根据以往的研究，作者采用“价值加坚持”（Value-Plus-Perseverance，VPP）IGT模型来探究决策的具体变化过程[7]。该模型由八个自由参数组成，分别为学习率（A），结果敏感性（α），反应一致性（cons）厌恶损失函数（lambda），获益影响（εp），损失影响（εn）,选择衰减速率（K）和强化学习权重（ω）。结果发现，与健康对照组相比，MUD患者在IGT中的表现较差，其VPP模型参数存在异常。MUD组的学习率（A）和结果敏感性（alpha）参数值明显较高。相反，其反应一致性（cons），损失厌恶函数（lambda），和强化学习权重（ω）参数值较低。这表明，与健康组相比，MUD患者决策能力存在缺陷，决策过程异常。

图2 MUD组与HC组VPP参数比较

　　为了明确重复经颅磁刺激的干预效果，作者比较分析了MUD组干预前后线索诱导渴求度的变化。结果发现，治疗组(MUD-t)干预后的渴求显著减少，但MUD空白组(MUD-n)没有发生变化。对干预前后IGT中优势选择率的分析结果发现，在rTMS治疗后，MUD-t组在爱荷华赌博任务中有更有利的选择，有利牌组选择的比例增加。这表明rTMS干预MUD患者的左侧dlPFC在减少渴求评分、提高决策能力方面表现出有效性。

图3 MUD组的治疗效果 

　　为了确定rTMS对决策干预的具体过程，作者对干预前后IGT模型参数检验结果发现，经rTMS治疗的MUD组VPP模型异常参数得到改善，趋向正常组。治疗后MUD组学习率（A），结果敏感性（alpha）和强化学习权重（ω）参数值降低，而反应一致性（cons），损失厌恶函数（lambda）,选择衰减速率（K）参数值增加。与HC组相比，干预后MUD组ω更低，反映对先前选择倾向的依赖性增强，这可能是由于K的增加导致的。以上结果进一步确定了rTMS可以能够通过调节dlPFC的功能来改善MUD患者的决策能力。

图4 rTMS治疗对MUD患者VPP参数的改善效果。

　　为了探讨决策异常与成瘾临床症状之间的关系，作者进行了Pearson相关分析。在MUD组中，强化学习权重与每次使用剂量(g)呈正相关，治疗前后渴求的变化与成瘾年限和测验前渴求程度呈正相关。这意味着决策能力的变化和成瘾渴求的变化之间存在潜在的非线性关系。

　　综上所述，这项研究采用计算建模的方法来阐明rTMS作用于左侧dlPFC的对MUD患者决策能力的调节作用及其潜在的心理机制。研究发现，rTMS治疗能显著降低MUD患者的渴求评分，提高决策能力。此外，模型参数显示，与HC组相比，MUD组的决策过程异常，rTMS治疗减轻了这种异常，从而改善了决策过程。未来需要增大样本量并开展长期随访研究，以评估rTMS治疗对增强学习和决策能力的长期效果，增强研究的普遍性和重要性。其次，rTMS干预左侧dlPFC对改善患者的决策行为缺乏神经影像学的证据支持，未来研究可通过功能性磁共振成像（fMRI）来进一步验证。最后，决策模型参数变化与成瘾症状(如渴求)变化之间是否存在线性关系还需要进一步探索。未来研究可以关注决策能力损害对康复过程的影响，以及如何通过改善决策能力来促进MUD患者的康复。通过这些研究为MUD的康复提供更深入的见解和更有效的治疗方法。

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41398-024-03000-z

　　作者和课题组简介：大发体育心理学系、大脑、心智与教育研究中心刘庆明研究员为第一作者；上海交通大学医学院、上海市精神卫生中心郑辉博士为共同通讯作者，大发体育崔慧敏硕士、郦佳丽硕士、南京医科大学沈滢副教授、南京晓庄学院张磊博士为本文做出了重要贡献。该研究主要受浙江省哲学社会科学基金项目、江苏省卫生厅指导性科研项目资助。

　　参考文献

　　1. Scott JC, Woods SP, Matt GE, Meyer RA, Heaton RK, Atkinson JH, et al. Neurocognitive effects of methamphetamine: a critical review and meta-analysis. Neuropsychol. Rev. 2007; 17:275–97.

　　2. Moretti J, Poh EZ, Rodger J. rTMS-Induced changes in glutamatergic and dopaminergic systems: relevance to cocaine and methamphetamine use disorders. Front. Neurosci. 2020; 14:137.

　　3. Tang Z, Zhu Z, Xu J. Psychological effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on individuals with methamphetamine use disorder: a systematic review and meta-analysis. Biol. Res. Nurs. 2023; 25:117–28.

　　4. Zha R, Bu J, Wei Z, Han L, Zhang P, Ren J, et al. Transforming brain signals related to value evaluation and self-control into behavioral choices. Hum. Brain. Mapp. 2019; 40:1049–61.

　　5. Brevet-Aeby C, Brunelin J, Iceta S, Padovan C, Poulet E. Prefrontal cortex and impulsivity: interest of noninvasive brain stimulation. Neurosci. Biobehav. Rev. 2016; 71:112–34.

　　6. Wang L, Wu X, Ji GJ, Xiao G, Xu F, Yan Y, et al. Better modulation for risk decision-making after optimized magnetic stimulation. J. Neurosci. Res. 2021; 99:858–71.

　　7. Ahn WY, Vasilev G, Lee SH, Busemeyer JR, Kruschke JK, Bechara A, et al. Decision-making in stimulant and opiate addicts in protracted abstinence: evidence from computational modeling with pure users. Front. Psychol. 2014; 5:849.