第9卷第2期 智能系统学报 Vol.9 No.2 2014年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2014 D0I:10.3969/j.issn.1673-4785.201307017 网络出版t地址：htp:/ww.cmki.net/kcms/doi/10.3969/j.issn.1673-4785.201307017.html 抑郁症静息态EEG前后部脑电活动 廖智舟1，李川1，周军1，周海燕1，秦裕林1，丰雷2，冯媛2 (1.北京工业大学国际WIC研究院磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京100124：2.首都医科大学附属北 京安定医院，北京100124) 摘要：抑郁症病人静息态EEG存在左右脑半球神经电活动强度不对称的现象。分析了抑郁症的大脑前后部脑电 信号不对称性的变化，并在正常组、抑郁症未用药组和抑郁症用药组三组被试中进行了分析。分析过程首先将静息 态EEG进行快速傅里叶变换(F℉T),将时域的EEG信号转换为频域的相关信息。将频域划分频带，导出各个频带各 个通道的电压密度后，用电压密度值计算比较脑前后部神经电活动的相对强弱。结果发现正常人脑前部神经电活 动强于脑后部，抑郁症未用药病人脑前部神经电活动弱于脑后部。用药的抑郁症病人脑前后部神经电活动的相对 强弱有所改善。该结论有助于基于生物标记的抑郁症自动诊断和和治疗效果预测。 关键词：抑郁症：静息态EEG:电压密度：前后部脑电活动 中图分类号：TP18:R749.4文献标志码：A文章编号：1673-4785(2014)02-0168-06 中文引用格式：廖智舟，李川，周军，等.抑郁症静息态EEG前后部脑电活动[J].智能系统学报，2014,9(2)：168-173. 英文引用格式：LIAO Zhizhou,LI Chuan,ZHOUJun,etal.Resting EEG based disorders in the anterior and posterior brain in de- pression[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2014,9(2):168-173. Resting EEG based disorders in the anterior and posterior brain in depression LIAO Zhizhou',LI Chuan',ZHOU Jun',ZHOU Haiyan',QIN Yulin',FENG Lei2,FENG Yuan2 (1.International WIC institute,Beijing university of technology,fMRI brain information Beijing key laboratory,Beijing 100124,China; 2.Beijing Anding Hospital pertain to Capital Medical University,Beijing 100124,China) Abstract:Decreased activity of the brain in the left hemisphere relates to the right part in depression.we compared the changes of resting EEG signals in the anterior and posterior portions of the brain in depressive disorders to fur- ther investigate the EEG based biomarker of depression.Resting EEG was recorded in three groups including the normal control,non-medicated depression and medicated depression.After the Fast Fourier Transform(FFT)of the resting EEG,the EEG signals in time domain were transformed into relevant information in the frequency domain. Then the frequency domain was divided into frequency bands,and the voltage density in every frequency band and every channel was derived and used to compare relative EEG signals in the anterior and posterior portions of the brain.The results showed that there was a stronger EEG intensity in the anterior in both hemispheres and in almost all the frequency bands with the normal control group;but the neural activity was weaker in the anterior portion than in the posterior portion with the non-medicated depression group,and the decreased anterior intensities were moderated with the medicated depression group.The results suggest a new resting EEG based biomarker for depres- sion diagnosis and response of antidepressant treatment,which requires more evidence. Keywords:depression;resting EEG;voltage density;anterior and posterior brain activity 目前在全世界范围有3.4亿抑郁症患者，在全世界十大疾病中，抑郁症排到第5位，预计到2020 年，抑郁症将跃居到第2位山。抑郁症对人的劳动 收稿日期：2013-07-05.网络出版日期：2014-03-31. 基金项目：国家国际科技合作专项资助项目(2013DFA32180):国家自力的损害也日益得到重视。研究人员已从不同的角 然科学基金资助项目(61272345)：中国科学院、国家外国专 度，对抑郁症的鉴别、治疗、疗效评估等方面进行研 家局创新团队国际合作伙伴计划资助项目. 通信作者：廖智舟.E-mail:liaozhizhoul09@sina.cm 究，取得了较大的进展。尽管已有研究发现，社会人第 ９ 卷第 ２ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．９ №．２ ２０１４ 年 ４ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｐｒ． ２０１４ ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃４７８５．２０１３０７０１７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ ／ １０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃４７８５．２０１３０７０１７．ｈｔｍｌ 抑郁症静息态 ＥＥＧ 前后部脑电活动 廖智舟１ ， 李川１ ， 周军１ ， 周海燕１ ， 秦裕林１ ，丰雷２ ，冯媛２ （１．北京工业大学 国际 ＷＩＣ 研究院磁共振成像脑信息学北京市重点实验室， 北京 １００１２４； ２．首都医科大学 附属北 京安定医院，北京 １００１２４） 摘 要：抑郁症病人静息态 ＥＥＧ 存在左右脑半球神经电活动强度不对称的现象。 分析了抑郁症的大脑前后部脑电 信号不对称性的变化，并在正常组、抑郁症未用药组和抑郁症用药组三组被试中进行了分析。 分析过程首先将静息 态 ＥＥＧ 进行快速傅里叶变换（ＦＦＴ），将时域的 ＥＥＧ 信号转换为频域的相关信息。 将频域划分频带，导出各个频带各 个通道的电压密度后，用电压密度值计算比较脑前后部神经电活动的相对强弱。 结果发现正常人脑前部神经电活 动强于脑后部，抑郁症未用药病人脑前部神经电活动弱于脑后部。 用药的抑郁症病人脑前后部神经电活动的相对 强弱有所改善。 该结论有助于基于生物标记的抑郁症自动诊断和和治疗效果预测。 关键词：抑郁症；静息态 ＥＥＧ；电压密度；前后部脑电活动 中图分类号： ＴＰ１８； Ｒ７４９．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１４）０２⁃０１６８⁃０６ 中文引用格式：廖智舟， 李川， 周军，等． 抑郁症静息态 ＥＥＧ 前后部脑电活动［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１４， ９（２）： １６８⁃１７３． 英文引用格式：ＬＩＡＯ Ｚｈｉｚｈｏｕ， ＬＩ Ｃｈｕａｎ， ＺＨＯＵ Ｊｕｎ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ ｂａｓｅｄ ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｂｒａｉｎ ｉｎ ｄｅ⁃ ｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１４， ９（２）： １６８⁃１７３． Ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ ｂａｓｅｄ ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｂｒａｉｎ ｉｎ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ＬＩＡＯ Ｚｈｉｚｈｏｕ １ ， ＬＩ Ｃｈｕａｎ １ ， ＺＨＯＵ Ｊｕｎ １ ， ＺＨＯＵ Ｈａｉｙａｎ １ ， ＱＩＮ Ｙｕｌｉｎ １ ， ＦＥＮＧ Ｌｅｉ ２ ， ＦＥＮＧ Ｙｕａｎ ２ （１．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＷＩＣ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｆＭＲＩ ｂｒａｉｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｋｅｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｎｄｉｎｇ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｐｅｒｔａｉｎ ｔｏ Ｃａｐｉｔａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ ｒｅｌａｔｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ． ｗｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｐｏｒｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｉｎ ｉｎ ｄｅｐｒｅｓｓｉｖｅ ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ ｔｏ ｆｕｒ⁃ ｔｈｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ＥＥＧ ｂａｓｅｄ ｂｉｏｍａｒｋｅｒ ｏｆ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ． Ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ ｗａｓ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｇｒｏｕｐｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｎｏｎ⁃ｍｅｄｉｃａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ （ＦＦＴ） ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ， ｔｈｅ ＥＥＧ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｗｅｒｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｅｖｅｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ａｎｄ ｅｖｅｒｙ ｃｈａｎｎｅｌ ｗａｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ａｎｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ＥＥＧ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｐｏｒｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｉｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ＥＥＧ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｉｎ ｂｏｔｈ ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅｓ ａｎｄ ｉｎ ａｌｍｏｓｔ ａｌｌ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ； ｂｕｔ ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｗｅａｋｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｐｏｒｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｐｏｒｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｏｎ⁃ｍｅｄｉｃａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ｇｒｏｕｐ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｍｏｄｅｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｄｉｃａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ｇｒｏｕｐ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔ ａ ｎｅｗ ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ ｂａｓｅｄ ｂｉｏｍａｒｋｅｒ ｆｏｒ ｄｅｐｒｅｓ⁃ ｓｉｏｎ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａｎｔｉｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｍｏｒｅ ｅｖｉｄｅｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ； ｒｅｓｔｉｎｇ ＥＥＧ； ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ； ａｎｔｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｂｒａｉｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ 收稿日期：２０１３⁃０７⁃０５． 网络出版日期：２０１４⁃０３⁃３１． 基金项目：国家国际科技合作专项资助项目（２０１３ＤＦＡ３２１８０）；国家自 然科学基金资助项目（６１２７２３４５）；中国科学院、国家外国专 家局创新团队国际合作伙伴计划资助项目． 通信作者：廖智舟． Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉａｏｚｈｉｚｈｏｕ１０９＠ ｓｉｎａ．ｃｎ． 目前在全世界范围有 ３．４ 亿抑郁症患者，在全 世界十大疾病中，抑郁症排到第 ５ 位，预计到 ２０２０ 年，抑郁症将跃居到第 ２ 位［１］ 。 抑郁症对人的劳动 力的损害也日益得到重视。 研究人员已从不同的角 度，对抑郁症的鉴别、治疗、疗效评估等方面进行研 究，取得了较大的进展。 尽管已有研究发现，社会人