時(shí)間序列分析方法在抑郁癥研究中的應(yīng)用

時(shí)間序列分析方法在抑郁癥研究中的應(yīng)用

長期以來，心理學(xué)一直以線性科學(xué)模型為理論基礎(chǔ)，尋求簡單清晰的因果關(guān)系，說明人類行為的不確定性規(guī)律，并預(yù)測行為的變化和發(fā)展。而人的心理系統(tǒng)是一個(gè)開放、演化和復(fù)雜的系統(tǒng),由于人的心理是非線性的,所以使得非線性科學(xué)的概念和方法在心理學(xué)界受到廣泛重視,并開始運(yùn)用于心理學(xué)的許多領(lǐng)域。這為我們理解人的心理和行為提供了一個(gè)全新的視角,也為我們研究人的復(fù)雜心理系統(tǒng)提供了新的科學(xué)方法。時(shí)間序列分析是對縱向數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的一類非常重要的統(tǒng)計(jì)分析方法,也是對復(fù)雜系統(tǒng)非線性特征進(jìn)行研究的一種重要工具。時(shí)間序列分析在許多領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用,尤其在預(yù)測和控制應(yīng)用方面有著其它方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。1時(shí)間序列模型時(shí)間序列(TimeSeries),是按時(shí)間順序獲得的一系列觀測值;也指某一系統(tǒng)在不同時(shí)間的響應(yīng),是系統(tǒng)自身歷史行為的客觀記錄。由于受到各種因素的影響,時(shí)間序列常表現(xiàn)出隨機(jī)性,而且彼此之間存在統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。任何時(shí)間序列經(jīng)過合理的函數(shù)變換后都可以被認(rèn)為是由3個(gè)部分(趨勢項(xiàng)、周期項(xiàng)和隨機(jī)噪聲項(xiàng))疊加而成。時(shí)間序列的例子在一些領(lǐng)域中是極豐富的,諸如經(jīng)濟(jì)、商業(yè)、工程、自然科學(xué)(特別是地球物理學(xué)和氣象學(xué))和社會(huì)科學(xué)。時(shí)間序列分析(TimeSeriesAnalysis)是以回歸分析為基礎(chǔ),通過確定序列中的長期趨勢、季節(jié)性變動(dòng)、循環(huán)波動(dòng)及不規(guī)則變動(dòng),從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)預(yù)測。在長期反復(fù)的探索中產(chǎn)生的一系列時(shí)間序列的模型與方法,隨著認(rèn)知的不斷深入發(fā)展逐漸完善起來,形成統(tǒng)計(jì)學(xué)科的一個(gè)重要分支。時(shí)間序列模型主要有兩類:經(jīng)典模型和動(dòng)態(tài)模型。第一類模型將時(shí)間序列看作是時(shí)間的函數(shù),常用的模型有加法模型(,其中T、S、C、I分別代表時(shí)間序列中存在的長期趨勢、季節(jié)性變動(dòng)、循環(huán)波動(dòng)及不規(guī)則變動(dòng))和乘法模型(X1=T×C×S×I))。而第二類模型則將某一時(shí)刻的觀測值看成是前一時(shí)刻觀測值的函數(shù),通常所說的模型有AR,MA,ARMA,ARMIA模型。然而第二類模型在實(shí)際中有許多應(yīng)用,模型的分類比較復(fù)雜,且需要對時(shí)間序列進(jìn)行平穩(wěn)性分析,所以要求研究者有較高的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。2時(shí)間序列分析可實(shí)現(xiàn)對心理系統(tǒng)的重組在很長的一段時(shí)期內(nèi),心理科學(xué)一直遵循線性思想,把其視為基本準(zhǔn)則。強(qiáng)調(diào)心理過程的連續(xù)性和發(fā)展的可預(yù)測性,如弗洛伊德的固著退化模型認(rèn)為,兒童發(fā)展的不同階段是人類祖先的經(jīng)驗(yàn)在他們記憶中的恢復(fù)與固著,心理的病態(tài)就是個(gè)體退化到種系發(fā)生的某一個(gè)階段的結(jié)果。心理治療的目的就是發(fā)現(xiàn)心理創(chuàng)傷所對應(yīng)的某個(gè)固著點(diǎn)。從而,把心理發(fā)展過程中偏離常態(tài)的心理和行為看成是心理疾病的原因和癥狀。非線性的心理治療觀點(diǎn)認(rèn)為,個(gè)體發(fā)展過程中間斷、跳躍和突變正是心理發(fā)展固有的內(nèi)在屬性,任何心理系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定都是暫時(shí)的。傳統(tǒng)的心理治療希望能夠找到原因和結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系,以求找到問題的原因。往往心理問題是多變量作用的結(jié)果,通常具有一因多果,一果多因的性質(zhì)。正因?yàn)槿说男睦戆l(fā)展的隨機(jī)性和不可預(yù)測性,在個(gè)體心理處于非平衡狀態(tài),出現(xiàn)心理障礙時(shí),一個(gè)對心理和行為小的影響可能會(huì)導(dǎo)致心理和行為的突變。正是這個(gè)特點(diǎn),在心理治療中可以通過改變?nèi)说哪撤N心理和行為,進(jìn)而使心理系統(tǒng)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這種神奇的演化過程跟“蝴蝶效應(yīng)”有異曲同工之妙,也就是混沌理論所表達(dá)的主要思想。所以,傳統(tǒng)的對照組設(shè)計(jì)或控制臨床試驗(yàn)在鑒別治療過程和結(jié)果之間的關(guān)系中作用不大。正因?yàn)槿绱?傳統(tǒng)的橫向研究已經(jīng)不能滿足這個(gè)要求,而現(xiàn)在可以通過對研究數(shù)據(jù)的時(shí)間序列分析發(fā)現(xiàn)心理的動(dòng)力學(xué)特性。傳統(tǒng)的橫向研究中的統(tǒng)計(jì)推斷是建立在大樣本理論上,而時(shí)間序列分析在小樣本理論基礎(chǔ)上,從有限的樣本數(shù)據(jù)中建立具有預(yù)測功能的時(shí)間序列模型,使得對后續(xù)行為的預(yù)測成為可能。橫向研究只能診斷出變量間是否存在交互作用,而時(shí)間序列分析還可以得到動(dòng)態(tài)變化的變量間滯后關(guān)系,甚至是因果關(guān)系。因而,非線性的時(shí)間序列分析使對心理現(xiàn)象,尤其是具有動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的大尺度范圍的心理系統(tǒng)演化的實(shí)證研究成為可能。國外現(xiàn)在已經(jīng)將時(shí)間序列分析擴(kuò)展到了心理學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域,研究人類心理系統(tǒng)的歷史行為、結(jié)構(gòu)特征和變化規(guī)律(如波動(dòng)的周期、振幅、趨勢),并從動(dòng)態(tài)的角度刻畫某一心理現(xiàn)象與其他現(xiàn)象之間的內(nèi)在數(shù)量關(guān)系,對未來心理和行為加以預(yù)測、控制。不僅如此,對于心理變量關(guān)系的描述更加具體、形象和直觀,找出心理變量間的因果關(guān)系并建立數(shù)學(xué)模型,可以幫助我們更好的理解人類的心理和行為。蘇黎世大學(xué)的ChristianScheier就曾運(yùn)用時(shí)間序列分析的方法,對14個(gè)在心理診所接受長期治療的病人進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有7人具有非線性動(dòng)力學(xué)特征,有5人符合自回歸線性模型,有2人的行為帶有隨機(jī)性質(zhì)(白噪聲序列)。用時(shí)間序列分析研究心理治療過程,可以探究心理疾病的內(nèi)在發(fā)展規(guī)律和性質(zhì),區(qū)分個(gè)體心理疾病癥狀及相關(guān)行為的非線性動(dòng)力學(xué)特征,是穩(wěn)定的還是隨機(jī)的。有時(shí)序列中的某個(gè)數(shù)據(jù)被改變以后,使得處于非平衡狀態(tài)的系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,那么說明此數(shù)據(jù)就是一個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn),與此數(shù)據(jù)相關(guān)的一些信息便可能是非常有價(jià)值的資料,對于臨床和理論研究有著重要的意義。通過對長期的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列分析,并建立一個(gè)匹配適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型(經(jīng)過模型識(shí)別、定階、參數(shù)估計(jì)和模型檢驗(yàn)),幫助治療師和病人更好地理解疾病與癥狀及相關(guān)行為的關(guān)系,進(jìn)而對病人的心理和行為進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)控。還可以對治療的效果進(jìn)行評估,同時(shí)結(jié)合數(shù)學(xué)模型和治療結(jié)果對治療方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整或改變。其次,治療結(jié)束之后,可以通過對病人進(jìn)行跟蹤研究和回訪,對建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正,更好地認(rèn)識(shí)病人的心理發(fā)展?fàn)顟B(tài)。再者,時(shí)間序列分析還可以幫助我們了解治療師和病人之間的相互影響,對于心理治療診斷和治療技術(shù)的發(fā)展和改善也具有一定的實(shí)踐意義?？傊?基于時(shí)間序列的縱向研究方法能帶來與傳統(tǒng)的橫向研究方法不同的、更具創(chuàng)新性的研究視角,可以促進(jìn)心理治療理論研究和實(shí)踐的共同發(fā)展。3從時(shí)間序列分析的應(yīng)用來研究抑郁癥的研究時(shí)間序列分析對抑郁癥治療中的心理治療技術(shù)和實(shí)踐的影響主要體現(xiàn)在,判斷病人的抑郁水平和癥狀的發(fā)展趨勢,如果病人的抑郁狀態(tài)是線性的,則其抑郁的發(fā)展暫時(shí)是平穩(wěn)的、有序的,如果是非線性的,則表示其抑郁心理發(fā)展可能正在經(jīng)歷一個(gè)不穩(wěn)定甚至混沌的時(shí)期,并可能會(huì)因內(nèi)外因素的擾動(dòng)而導(dǎo)致心理和行為的突變。至今為止,國外將時(shí)間序列分析應(yīng)用在心理治療,特別是抑郁癥的治療中取得了比較有價(jià)值的結(jié)論,這種研究方法將越來越來引起心理治療領(lǐng)域的重視。這類研究大多是對抑郁癥病人的行為(如進(jìn)食行為、人際互動(dòng))進(jìn)行觀察或利用自我監(jiān)控設(shè)備實(shí)施監(jiān)控,也有對生理指標(biāo)(如心率、EEG、休息-活動(dòng)周期的生理節(jié)奏)和自我評估報(bào)告(抑郁癥狀、悲傷、心境水平)進(jìn)行測量。3.1重性抑郁癥病人行為的影響加州大學(xué)伯克利分校的EnricoE.Jones,JessGhannam所作抑郁癥心理動(dòng)力精神療法的個(gè)案研究中,對1個(gè)被診斷為患有重性抑郁障礙的病人,進(jìn)行1周2次歷時(shí)兩年半的觀察。在定期的時(shí)間間隔對病人的改變進(jìn)行評估,用一個(gè)時(shí)間序列分析來模擬治療過程的波動(dòng),對因果關(guān)系影響的雙向分析顯示治療師和病人之間的影響過程是相互和互惠的,而且病人對治療師的影響和對治療過程的影響并沒有十分明顯地干擾先前治療過程和變化模型。在心理治療中,為了揭示因果關(guān)系的密集個(gè)案設(shè)計(jì)的潛力已被證實(shí)。研究通過個(gè)案研究的方法顯示,病人的抑郁情緒可能在某一點(diǎn)激起,在另一個(gè)時(shí)間成為對醫(yī)生解釋病人行為的一種反應(yīng)。另外,Thacher,Ilisa,HaynesStephenN.等記錄6個(gè)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病人連續(xù)60天每天的疼痛水平、抑郁癥狀和社交互動(dòng),多元時(shí)間序列分析發(fā)現(xiàn),人際關(guān)系互動(dòng)的質(zhì)量可以對疼痛和抑郁癥狀之間的關(guān)系起緩解的作用,病人疼痛的強(qiáng)度可以作為抑郁癥狀的重要預(yù)測指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)社交互動(dòng)的質(zhì)量可能對風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病人的抑郁癥狀有影響是這項(xiàng)研究的一個(gè)重要貢獻(xiàn)。美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心對兒童和青少年24小時(shí)周期的活動(dòng)變化進(jìn)行記錄和評估,用時(shí)間序列分析確定抑郁癥兒童和青少年休息-活動(dòng)周期中生理節(jié)奏的振幅和周期。研究發(fā)現(xiàn)有重性抑郁障礙的青少年比健康對照組表現(xiàn)出較低的活動(dòng)水平、阻礙生理節(jié)奏振幅和光照量,并且存在性別差異。另外,伴有軀體疾病如先天性心臟病病人的重性抑郁癥與心臟迷走神經(jīng)功能和交感神經(jīng)功能的相關(guān)增長有關(guān),說明了混沌的非線性方法的有效性,如最大Lyapunov指數(shù)和通常慣用的普測度。而用非趨勢波動(dòng)分析研究男性抑郁癥病人睡眠EEG時(shí)間序列相關(guān)結(jié)構(gòu)的修正時(shí),觀察到重性抑郁癥病人行為的變化可以作為重性抑郁發(fā)作睡眠破碎和不穩(wěn)定的一種解釋?？傊?抑郁癥是全世界最嚴(yán)重的心理疾病之一,危及青年一生的健康、發(fā)展和生活。同時(shí),抑郁癥也會(huì)與其他軀體疾病相伴出現(xiàn),影響個(gè)體的生理節(jié)奏、活動(dòng)規(guī)律、神經(jīng)系統(tǒng)及人際關(guān)系等。研究者發(fā)現(xiàn),抑郁癥與神經(jīng)系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱有關(guān),病人行為也能導(dǎo)致睡眠腦電的結(jié)構(gòu)性變化,而人際關(guān)系的改善則可以幫助減輕病人的抑郁癥狀。在心理治療中,治療師的中立程度和病人煩躁不安的情緒(抑郁、焦慮)可以預(yù)測病人的癥狀水平,反過來,患者的抑郁水平又可以預(yù)測治療師治療行為的熟練程度、無條件接受病人和中立的程度。在此基礎(chǔ)上,對抑郁癥病人的生理指標(biāo)、行為等的長期觀察結(jié)果的時(shí)間序列分析,已經(jīng)成為一種科學(xué)、有效分析病人癥狀改善程度的手段。3.2研究自我報(bào)告和心理變化在用時(shí)間序列分析方法對不同種類的抗抑郁藥治療的一小群病人的研究中發(fā)現(xiàn),在重性抑郁發(fā)作心境水平的波動(dòng)存在周期模式天天變化(稱為“小周期”)。急性抑郁期病人超晝夜的情緒波動(dòng),用自相關(guān)技術(shù)證實(shí)小部分病人周期心境模式的存在并可加以預(yù)測。治療中觀察到的心境即使不存在線性的改善,也并不意味著會(huì)使抗抑郁藥治療的最終反應(yīng)惡化。用自相關(guān)圖描述心境變化的不同模式,如不均勻、鋸齒狀循序漸進(jìn)的心境改善模式和不穩(wěn)定的心境變化模式。研究也證實(shí)了抗抑郁治療過程中,嚴(yán)重抑郁期病人的心境水平受到一個(gè)重性抑郁發(fā)作的影響,并存在可預(yù)測的周期性波動(dòng)。夏威夷馬諾大學(xué)的Heiby,ElaineM;Pagano,IanS等把單相抑郁癥看作一種混沌過程,對單相抑郁癥的決定性結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究,讓兩個(gè)女性在6個(gè)月內(nèi)對悲傷進(jìn)行自我監(jiān)控,結(jié)果顯示除了抑郁對象的心境時(shí)間序列存在強(qiáng)的周期成分之外,一個(gè)低維的混沌過程可能在起作用。而在非抑郁的控制組對象就沒有這種周期或作用,這個(gè)發(fā)現(xiàn)對于單相抑郁癥的診斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鍛煉也可以作為臨床抑郁癥的一個(gè)治療手段,對心境障礙病人每天抑郁狀態(tài)和身體健康狀況進(jìn)行分析。研究健身鍛煉前和鍛煉后的變化,發(fā)現(xiàn)鍛煉并沒有系統(tǒng)地影響抑郁癥的自我報(bào)告心境的改變。雖然抑郁癥經(jīng)常在晚期癌癥病人出現(xiàn),很少有對它的治療進(jìn)行的研究。MylèneLévesquea,JoséeSavard等人評價(jià)了認(rèn)知行為療法對患有轉(zhuǎn)移性癌的女性抑郁癥的療效,運(yùn)用多重基線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。對每天的心境數(shù)據(jù)的干預(yù)時(shí)間序列分析發(fā)現(xiàn),每個(gè)被試的抑郁癥狀在統(tǒng)計(jì)意義上有顯著改善,更重要的是快感缺乏和相關(guān)特征(即焦慮、疲勞)有顯著改善,這些改善在治療后也具有臨床意義。然而,突發(fā)增益(Suddengains)是抑郁癥病人急性期治療反應(yīng)的模式之一。突發(fā)增益在抑郁癥狀的自我報(bào)告和臨床醫(yī)生的報(bào)告中有時(shí)會(huì)反復(fù)出現(xiàn),這可以更好地預(yù)測病人在急性期治療中的社會(huì)心理機(jī)能、抑郁癥狀和急性期認(rèn)知治療的消極失敗歸因。另外,用近似熵測量雙相障礙病人自我報(bào)告心境時(shí)間序列數(shù)據(jù)的規(guī)律性。一個(gè)階段的發(fā)作和心境的無規(guī)則有關(guān),心境的可變性與近似熵也有很大相關(guān),躁狂前60天的近似熵顯著大于抑郁前60天的近似熵。通過近似熵來區(qū)分雙相障礙病人不同相發(fā)作的規(guī)律,可以為后來的轉(zhuǎn)變和行為做出預(yù)測。在一定程度上,抑郁也可以削弱生活質(zhì)量、治療的依從性和生活滿意度。抑郁癥病人日常活動(dòng)中伴隨的抑郁心境或愉快程度,將自我監(jiān)測記錄作為對病人回憶的提示,討論這段時(shí)間的心境和某些生活事件的聯(lián)系。用自我報(bào)告的形式可以更加直觀、形象地幫助治療師和病人了解抑郁心境的變化狀況,同時(shí)分析抑郁發(fā)作期間各種相關(guān)心理、行為(焦慮、疲勞、快感缺乏、社會(huì)心理功能等)的變化和抑郁心境的滯后關(guān)系、趨勢、性質(zhì)(線性還是非線性)。鑒別單相抑郁癥,確定復(fù)發(fā)性抑郁癥、雙向障礙的發(fā)病周期,更好地對抑郁癥病人病情的性質(zhì)做出判斷和對未來行為作出預(yù)測。4時(shí)間序列分析在年齡組中的應(yīng)用前景4.1研究和分析的項(xiàng)目和方法目前,時(shí)間序列分析在抑郁癥治療中的應(yīng)用不多,主要受到一些外在因素的影響。首先,抑郁癥病人研究數(shù)據(jù)的收集困難,時(shí)間序列分析往往需要較多的連續(xù)等距的觀測值,而且用于分析一個(gè)序列中的數(shù)據(jù)點(diǎn)不應(yīng)少于50,那么對于抑郁癥病人來說,每周對其進(jìn)行觀察和評估,至少需要對1個(gè)抑郁癥病人的抑郁癥狀或相關(guān)變量進(jìn)行長達(dá)至少1年的跟蹤。這耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力,也就要有課題和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。其次,數(shù)據(jù)的可靠性也是一個(gè)問題,對于心理治療中抑郁癥病人相關(guān)資料的真實(shí)性,有時(shí)需要通過綜合幾方面數(shù)據(jù)才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,如心理評定量表、臨床觀察、訪談、家屬報(bào)告等。另外,對數(shù)據(jù)的分析需要熟練掌握相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析軟件,如SPSS、SAS、Eviews等。對于時(shí)間序列分析中的動(dòng)態(tài)模型的應(yīng)用,需要對時(shí)間序列的平穩(wěn)性進(jìn)行分析,對有價(jià)值的結(jié)果的識(shí)別和解釋,要求研究者有較高的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。受上述嚴(yán)格條件的限制,使得這種方法的推廣也相應(yīng)受到阻礙。4.2研究中的問題然而,時(shí)間序列分析的方法使我們從一個(gè)更宏觀的視角來理解抑郁癥病人心理的狀態(tài)和性質(zhì),向傳