可卡因使用者中长时间成瘾和延长禁欲的灰色物质变化（2013）

评论; 戒除可卡因成瘾者的额叶皮层灰质不仅恢复了正常，而且最终绕过了从未上瘾的人的水平。 惊人。

• 发布时间：Mar 18，2013
• DOI：10.1371 / journal.pone.0059645

Colm G. Connolly，Ryan P. Bell，，John J. Foxe， 休加拉万

抽象

大量证据表明，目前和最近戒烟的可卡因滥用者与未经药物治疗的对照组相比，前扣带回，前额叶前侧和岛叶皮质等区域的灰质减少。 然而，关于长期禁欲中这些缺陷持续存在的情况相对较少，尽管这对恢复和复发有影响。 基于体素的优化形态测定法用于评估局部灰质体积随着药物使用年限和禁欲时间长短而变化的可卡因使用者的横断面研究，其中不同的禁欲期（1-102周）和使用年限（0.3-） 24年）。

在几个区域观察到与多年使用相关的较低灰质体积，包括前扣带回，下额回和岛状皮质。 相反，在非重叠区域中观察到与禁欲持续时间相关的较高灰质体积，其包括前扣带，后扣带，右侧腹侧和左侧背侧前额皮质。 可卡因依赖个体的灰质体积在35禁欲数周后超过了未经药物治疗的对照组，禁欲期较长的用户体积超过正常体积。

禁忌使用者的大脑的特点是区域灰质体积，平均而言，在那些保持戒烟超过35周的用户中，这些体积超过了药物天真的数量.

这些区域之间的不对称表明随着使用年限的延长和长期禁欲而发生变化表明，恢复涉及不同的神经生物学过程，而不是与疾病相关的变化的逆转。 具体而言，结果表明对行为控制至关重要的区域对于长期，成功和禁欲可能是重要的。

图

12

材料和方法

道德声明

该研究得到了Nathan S. Klein精神病研究所（NKI）的机构审查委员会的批准。

参与者成员

八十六名志愿者（9女性;平均年龄38.1，范围20-55）（见 表1）参加了这项研究。 根据赫尔辛基宣言获得书面知情同意，参与者获得时间补偿。 参与者分为两组：一组43禁忌可卡因使用者（2女性）和第二组43年龄匹配对照（7女性）。 对照参与者是从NKI的志愿者招募池招募的。 CD参与者是从纽约州的住院和门诊治疗中心招募的。 根据DSM-IV（SCID）的结构临床访谈评估，所有CD参与者都接受了可卡因依赖的初步诊断 [26]。 早期治疗的参与者是在24小时基础上监测的住院设施。 他们接受定期的酒精测试和多种物质随机尿液毒理学筛查的Breathalyzer测试。 此外，未经护送，受试者不得离开医疗机构。 后来接受治疗的患者可以自行离开医疗机构，但在返回时由临床工作人员（包括尿液毒理学和呼吸试验）进行评估。 持续登记的住院和门诊治疗计划是根据负面毒理学筛查得出的。 CD参与者至少每周与纽约州认证的个人顾问会面，以治疗酗酒和吸毒。 戒毒时间与成瘾治疗中心的顾问进行了核实。 CD和对照参与者的排除标准为：（1）任何DSM IV，Axis 1诊断，排除基于SCID的CD引起的抑郁依赖或过去诊断; （2）头部创伤导致意识丧失超过30分钟; （3）存在任何过去或现在的脑病理学; （4）艾滋病毒诊断; （5）MRI的禁忌症; （6）在19或55年龄之下; （7）白质（WM）高信号的存在（由于临床上显着的WM高信号，仅排除了一名患者）。 鉴于目标患者群体中的共病酒精和药物滥用率很高 [27]参与者在CD发病前没有被排除在滥用其他药物或酒精之外（3参与者有共病酒精依赖，7有共病海洛因依赖。）因此CD组可能被认为是多药滥用者对可卡因的主要依赖性。 目前没有人使用任何数量的酒精或毒品。 在最初的SCID访谈期间获得了禁欲前的多年吸毒。

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表1。 对照组和戒断可卡因组的人口统计学特征。

DOI：10.1371 / journal.pone.0059645.t001

MR数据采集

所有扫描均在位于NKI的1.5T Siemens VISION扫描仪（Erlangen，德国）上进行，该扫描仪配备有30.5-cm id三轴局部梯度线圈和端盖正交鸟笼射频头线圈。 使用以下参数获取高分辨率T1加权MPRAGE解剖图像：TE = 4.9 ms，TR = 11.6 ms，翻转角8°，FOV 300 mm，1.2 mm各向同性体素，矩阵256×256和172矢状切片。

MR数据分析

对高分辨率T1加权图像进行基于体素的形态测量（VBM）分析 [5], [28] 使用FSL工具进行 [29]。 数据经中值滤波（3×3体素），使用AFNI的3dSkullStrip进行脑提取 [30]，然后分割成灰质和白质和脑脊液 [31]。 然后将灰质图像与MNI152标准空间仿射对齐 [32], [33] 然后是非线性注册 [34], [35] 进一步细化对齐。 对得到的数据进行平均以创建研究特定的模板，然后非天然地重新登记天然灰质图像。 然后通过乘以经线的雅可比矩阵来调制所记录的部分体积图像 [28]。 该步骤补偿了由于变换的非线性分量引起的收缩/扩大（http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/segment​ation/modulation/），纠正个体的总颅内容量是不必要的 [36]。 以这种方式去除全局脑容量效应允许推断本地GM体积差异。 然后用各向同性高斯核（σ= 2 mm~4.7 mm FWHM）平滑调制的分割图像。

然后对得到的放大CD组的灰质图像进行体素化Huber稳健回归 [37], [38] 在R统计分析包中 [39]。 两个感兴趣的变量，禁欲周数和禁欲前使用年数包括在单个体素全脑回归模型中。 由于使用年限可以代表年龄，并且考虑到年龄与转基因数量之间已建立的良好关系 [28], [40]，年龄也被包括在回归模型中作为讨厌的协变量。 然后将每个回归项的体素回归系数和相关T统计量分成正系数和负系数的图。 显着的体素通过体素统计阈值（t（39）= 2.97，p = 0.005，未校正），并且为了控制多重比较，需要是不小于360μl的簇的一部分。 通过蒙特卡罗模拟确定体积阈值，其与体素阈值一起导致由于偶然性而存在的簇的5％概率。 以这种方式识别感兴趣区域（ROI），并且为每个CD提取每个区域的灰质体积，并且为了比较，控制参与者。 为了确定每个感兴趣区域的GM体积在什么时间点与对照组相比，针对CD个体的禁欲持续时间和使用年限的稳健回归线适合于每个感兴趣区域的这些值以及这个值的交集。与计算的对照的平均值的线。 然而，这种方法倾向于夸大相关值 [41] 因此需要谨慎解释结果。

成果

人口统计

CD参与者的年龄与对照组无差异（Welch t（77.5）= -0.6，p> 0.05或性别（χ² = 1.98，p = 0.15），但受教育年限确实有所不同（Welch t（82.6）= −5.1，p <0.001；请参见 表1 了解人口统计信息）。 受教育年限与禁欲时间负相关（Pearson'sρ= -0.43，t（41）= -3.1，p <0.005），但与使用年限无关（Pearson'sρ= -0.02，t（41）= -0.12，p> 0.1）CD组。 使用年限与禁欲时间无关（Pearson'sρ= -0.17，t（41）= -1.2，p> 0.05）。

VBM回归结果

使用年限。

四个地区（表2）与使用年限呈正相关，即这些地区的灰质体积增加，使用期限更长。 这些区域位于前中回的双侧，并且在小脑的左内侧额回和右结节的每一个中都有一个区域。 几个地区（表2）与使用年限显示负相关。 它们位于右侧小脑扁桃体，双侧位于上颞前额下方，右侧前岛叶中，右侧前副回和右前扣带回各1个。 图1 （剩下）。

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图1。 左侧和右侧前扣带区域分别显示GM随着戒烟数周而增加，并且随着使用年限的增加而GM减少。

实线是CD个体的稳健回归线。 虚线是对照参与者在相同ROI中的平均GM。

DOI：10.1371 / journal.pone.0059645.g001

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表2。 在回归分析中识别的区域。

DOI：10.1371 / journal.pone.0059645.t002

几周的禁欲。

一些地区（表2观察到与禁欲周数呈正相关，即这些地区的灰质体积随着禁欲而增加。 这些包括左岛叶，左右扣带回，左侧楔形，左侧和右侧上方回旋，小脑左侧颅骨和右侧颞中回。 从中可以看出 数字1 和 2在这些地区的每个地区，那些禁欲期较短的CD用户表现出的GM比对照组少。 那些戒烟期较长的人表现出比对照更高的转基因量。 从相对较小到相对较大的体积的交叉点在所有区域都非常一致，平均35.6周的禁欲（范围26.4-44.9，sd 6.2）。 三个地区（见 表2观察到与禁欲长度呈负相关。 这些包括双侧楔形区域和左侧楔形区域中的一个区域。 在这些地区，平均24.2戒烟周数（范围18.5-27.6，sd 5.0）在GM水平等于对照之前通过，然后随着禁欲期的增加而进一步下降。

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图2。 右后扣带回，左岛叶和左右上前回旋区域显示出增加的GM和数周的禁欲。

实线是CD个体的稳健回归线。 虚线是对照参与者在相同ROI中的平均GM。

DOI：10.1371 / journal.pone.0059645.g002

由于禁欲持续时间与多年的教育相关，我们在转基因数量和禁欲周之间进行了集群级相关，其中年龄和受教育年限都包括为滋扰回归因素。 上述报告的影响对所有地区都很重要。

我们进行了一系列的Welch T检验，来确定禁忌长于交叉点的用户的GM量是否显着大于对照的量。 针对每个ROI分别执行了这些测试，并从线性回归中确定了每个ROI的交叉点。 所有这些测试均显着不同（所有p <0.05）。

使用和禁欲效果之间的独立性。

我们测试了与使用年限相关的体积变化的区域是否也被观察到随着禁欲而变化。 我们在显示多年使用效果的那些区域进行了禁欲效应的相关性（和 反之亦然）。 对于所有集群，最初确定为与禁欲呈正相关的两个早孕和左楔形集群（p <0.05）也与使用年限呈显着负相关（p <0.05）。

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