IF=8.7 | 基于 α 峰值频率的 Brainmarker-I 可作为抑郁症药物治疗和脑刺激治疗的分层指标

重度抑郁症(major depressive disorder, MDD)是全球最常见且最严重的精神疾病之一。该疾病的高度异质性使得医生很难确定合适的治疗方案，这可能会对疗效产生较大影响，因此采用生物标记物提前预测MDD疗效有助于临床疗效的改善。

个体化 α 峰值频率(individual alpha frequency, iAF)是一种显示出作为分层生物标志物潜力的EEG模式，它代表个体 α 振荡(7-13 Hz)内功率最高的频率。研究表明，iAF与认知功能相关，并且在多种精神障碍中存在异常。例如，较快的iAF与更好的认知功能相关，而较慢的iAF与更严重的症状和较差的治疗效果相关。

本研究分析了一种基于iAF的年龄和性别标准化的脑电图生物标志物——Brainmarker-I，是否能够成功将患者分层至不同的干预措施，比如药物治疗、重复经颅磁刺激(rTMS)和电休克疗法(ECT)。

方法 

数据采集：

使用26导脑电设备测量脑活动，接地电极位于 AFz，采样频率为 500Hz。应用 0.5Hz到 100Hz的带通滤波器，并去除 50Hz的陷波频率。

测量包括4分钟静息态记录(2分钟睁眼，2分钟闭眼)。

生物标记物开发：

生物标志物是在一个大型异质性临床数据集(TDBRAIN+；N=4249)中开发，利用iAF在儿童期和青春期的加快生理学原理，开发了一个标准化的处理流程：

首先识别出无法确认α峰的EEG(低电压αEEG)，并将其排除在后续处理外。

随后，针对1671名年龄<18 岁的儿童和青少年，测试了108种处理参数排列(睁闭眼、参考导联、分段和电极位置)与iAF快慢的关系，对男性和女性分别进行曲线拟合，以找到最能代表大脑成熟效应的模型。

通过从个体的iAF中减去模型预测的iAF，计算每个个体的偏离值，负偏离值反映iAF比平均值更慢。整个数据集(>4,000个体)的偏离值被排序并十等分。

应用

每位患者根据偏差值被分配一个十分位数，比如低十分位数反映较慢的iAF。此外，引入一个同步指示器，表示 F3 位置的iAF在 9.6Hz 到 10.4Hz 之间，用以标记接近10Hz 同步组，最终产生三个亚组：同步组、低十分位数组（十分位得分1-5，不含同步范围）和高十分位数组（十分位得分6-10，不含同步范围）。

结果

舍曲林疗效复现

对慢iAF亚组使用舍曲林治疗的缓解率进行独立验证

在治疗8周后，低十分位数亚组的缓解率提升约9%，治疗16周时提升约15%。

安慰剂组，未发现任何方向性的效果变化。

脑刺激治疗

临床干预结果

接受10 Hz rTMS治疗的患者中，同步组（iAF在9.6 Hz和10.4 Hz之间）缓解率提升约为29%。

接受1 Hz rTMS治疗的患者中，高十分位数组缓解率提升约为14%。并在另一数据集中得到重复验证(提升约为16%)。

对于ECT治疗，低十分位数组缓解率提升约为38%。并在另一数据集中得到重复验证(提升约为18%)。

结论 

iAF接近10 Hz的患者对10 Hz rTMS临床反应更好

这一发现已被证明并重复。与10 Hz刺激将内源性振荡夹带到刺激频率的理论相关联，Arnold tongue 模型预测，刺激频率越接近内源性频率，夹带效果越好。

iAF在三个亚组中并非均匀分布

大约40−50% 的患者处于低十分位亚组，而10Hz 同步组和高十分位组构成了剩余的50−60%。这可能是因为，9.8Hz 的iAF已被认为是属于 α 范围的上限，即快波 α，这使得同步组(9.6-10.4 Hz)与高十分位亚组存在更多重叠。

基于iAF的Brainmarker-I可能具有指导MDD分层治疗的潜力

Brainmarker-I作为一种可临床应用的脑电图生物标志物，能够成功地对不同抗抑郁治疗进行分层，建议低十分位亚组患者采用舍曲林药物治疗或ECT，同步组采用10Hz TMS治疗方案，高十分位亚组采用1Hz TMS治疗。

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参考文献：

Voetterl, H. T., Sack, A. T., Olbrich, S., Stuiver, S., Rouwhorst, R., Prentice, A., ... & Arns, M. (2023). Alpha peak frequency-based Brainmarker-I as a method to stratify to pharmacotherapy and brain stimulation treatments in depression. Nature Mental Health, 1(12), 1023-1032.