在帕金森病中,N100潛伏期改變與工作記憶障礙相關(guān)
1.研究背景
①在帕金森氏病(Parkinson’s disease, PD)中,研究的主要焦點(diǎn)一直是P300的晚期成分,在帕金森氏病-輕度認(rèn)知障礙(Parkinson’s disease - Mild Cognitive Impairment, PD - MCI)和帕金森病癡呆(Parkinson’s disease dementia, PDD)中,P300的潛伏期通常會延長,或者可能完全沒有反應(yīng)。也發(fā)現(xiàn)P300潛伏期和振幅與神經(jīng)心理障礙相關(guān),如受損的執(zhí)行功能和言語流暢性,這表明P300的改變反映了PD的額葉功能障礙。
②以前對PD中N100-和P200潛伏期的研究很少,而且結(jié)果是矛盾的。P200反應(yīng)被認(rèn)為是反映了有意識的刺激的加工過程,在帕金森病中,這一過程往往受損或至少減慢。因此,在一些研究中,P200的潛伏期被延長了,但也有報(bào)告出正常的結(jié)果。而且N100潛伏期在一些關(guān)于PD的研究中也被報(bào)告為正常。這是相當(dāng)出乎意料的,考慮到N100潛伏期最有可能表明刺激檢測,因此,是一個(gè)衡量注意力的指標(biāo)。它和工作記憶相關(guān)聯(lián),通過探測對有意義感官信息的注意和阻斷多余的刺激。在帕金森病中,持續(xù)注意和忽視無關(guān)刺激經(jīng)常受到損害,工作記憶也是如此。考慮到PD中常見的認(rèn)知缺陷,以及P200-和N100潛伏期被認(rèn)為是測量認(rèn)知的過程,人們會期望發(fā)現(xiàn)P200-和N100潛伏期與神經(jīng)心理測試表現(xiàn)之間的某種關(guān)聯(lián)。
③在本研究中,我們對18例PD患者和24例健康對照者進(jìn)行了EEG和ERPs檢查,以研究兩組之間的神經(jīng)生理差異。我們假設(shè)在患者組中會有誘發(fā)反應(yīng)電位的改變,這些改變會反映認(rèn)知的改變。因此,還對患者進(jìn)行了神經(jīng)心理檢查。
2.研究方法
2.1 被試
18名PD患者和24名健康對照者。
表1. 患者和對照組的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征以及N100和P200電位的潛伏期和波幅
2.2 實(shí)驗(yàn)材料
傳統(tǒng)神經(jīng)心理測驗(yàn)量表和計(jì)算機(jī)任務(wù)。
2.3 數(shù)據(jù)采集和處理
EEG記錄:
使用認(rèn)知EEG/ERP系統(tǒng)3.3 (ANT Neuro, Enschede, The Netherlands)進(jìn)行EEG記錄和刺激誘發(fā)ERP。EEG記錄采用64通道主動屏蔽技術(shù)腦電帽,電極分布遵循國際10-10系統(tǒng),電極材料Ag/AgCl (ANT)和采樣頻率為256 Hz的DC-放大器REFA-64 (ANT)。Cognitrace的放大器使用內(nèi)置的平均參考,它是為直流(DC)測量構(gòu)造的,因此不用高通濾波。阻抗盡可能地低,結(jié)合EEG記錄不同刺激和反應(yīng)的時(shí)間,同時(shí)記錄眼電(EOG)和心電(ECG)。
EEG-ERP分析:
采用ASA 4.8.0(ANT)軟件離線分析,僅用國際10-20系統(tǒng)的通道(Fp1、Fp2、F7、F3、Fz、F4、F8、T3、C3、Cz、C4、T4、T5、P3、Pz、P4、T6、O1、O2)。在進(jìn)一步分析之前,首先對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行目測檢查,去除帶有過多偽跡通道。使用ASA軟件版本4.6.2.0 (ANT)對記錄信號進(jìn)行預(yù)處理和分析。EEG信號以0.3-30 Hz進(jìn)行帶通濾波。通過一種基于空間濾波的算法去除眨眼偽跡。手動選擇的每個(gè)記錄的眨眼信號,至少10個(gè)。偽跡校正后,再重新參照平均值并進(jìn)行數(shù)字濾波(高通0.5 Hz,低通30 Hz, 24 dB/倍頻)。在計(jì)算平均波形前,排除±75 μV以外的信號。
連續(xù)的EEG數(shù)據(jù)被離線轉(zhuǎn)換為600ms每個(gè)epoch,從每個(gè)刺激開始前100 ms開始。最后,以刺激前100ms作為基線,對平均波形進(jìn)行基線校正。聽覺刺激誘發(fā)N100 (Cz)和P200 (Cz)的波幅和潛伏期分別在刺激后60-170 ms和100 - 260 ms的時(shí)間間隔內(nèi)達(dá)到最大負(fù)波和最大正波。自動峰值檢測的結(jié)果由手動驗(yàn)證,必要時(shí)進(jìn)行修正。N100的習(xí)慣化被計(jì)算為一對在0.5 ms ISI下的第一個(gè)和第二個(gè)音調(diào)引起的振幅之間的差異。
神經(jīng)心理測驗(yàn):
傳統(tǒng)心神經(jīng)心理測驗(yàn)和計(jì)算機(jī)任務(wù)。
貝克抑郁量表(Beck Depression Inventory, BDI-II),韋氏成人智力量表(Wechsler Adult Intelligence Scale Revised , WAISR):視覺空間任務(wù),數(shù)字廣度任務(wù),數(shù)字符號任務(wù),邏輯記憶,語言流暢性測試。
傳統(tǒng)測驗(yàn)中使用行為障礙綜合癥(Behavioral Assessment of the Dysexecutive syndrome, BADS)測驗(yàn)中的Trail Making 和 Rule Shift Cards測驗(yàn)。計(jì)算機(jī)任務(wù)包括,反應(yīng)時(shí)任務(wù),測試simple-, two-choice 和 ten-choice-tasks。使用減法、陳述驗(yàn)證和Stroop任務(wù)來評估受控的認(rèn)知加工和注意力,警覺性任務(wù)被用來測試持續(xù)性注意力。
統(tǒng)計(jì)分析:
使用IBM SPSS 20分析。由于樣本容量小,部分?jǐn)?shù)據(jù)非正態(tài)分布,僅采用非參數(shù)檢驗(yàn)。采用多個(gè)獨(dú)立樣本的Kruskal Wallis檢驗(yàn)分析神經(jīng)心理學(xué)表現(xiàn)的總體方差。N100潛伏期中位數(shù)、P200潛伏期中位數(shù)和N100振幅習(xí)慣中位數(shù)分別作為分組變量進(jìn)行分析。用Mann-Whitney檢驗(yàn)比較N100和P200的平均潛伏期和波幅,用Spearman rank來計(jì)算神經(jīng)生理和神經(jīng)心理參數(shù)之間的相關(guān)性。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
與對照組相比,PD組的N100潛伏期延長,具有邊緣明顯性(Mann-Whitney, p=0.05)。兩組在N100和P200潛伏期或波幅上沒有明顯差異。圖1顯示了患者和對照組的ERP平均數(shù)據(jù)。與患者相比,對照組的N100振幅的習(xí)慣化更明顯,盡管這一發(fā)現(xiàn)沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
圖1.在中央(Cz)電極位置測量對一對音調(diào)(ISI=0.5s)中的第一音調(diào)(黑色)和第二音調(diào)(灰色)作出反應(yīng)的聽覺事件相關(guān)電位
在Kruskal Wallis測試中,幾種神經(jīng)心理測試的表現(xiàn)根據(jù)N100潛伏期和振幅習(xí)慣化而變化,但與P200潛伏期沒有差異。Kruskal Wallis檢驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2. Kruskal–Wallis 方差分析結(jié)果
在病人組,N100潛伏期與延遲的視覺再現(xiàn)任務(wù)表現(xiàn)負(fù)相關(guān),與單詞列表的即時(shí)回憶成績負(fù)相關(guān)。N100振幅的習(xí)慣化與視覺再現(xiàn)任務(wù)表現(xiàn)正相關(guān)。根據(jù)延遲的視覺再結(jié)果的中位數(shù)分為兩組,中位數(shù)以上的病人組N100潛伏期較短,習(xí)慣化較強(qiáng)。N100潛伏期或習(xí)慣化與年齡、診斷的疾病持續(xù)時(shí)間、UPDRS-motor 分?jǐn)?shù)和日常levo-dopa。
表3. N100潛伏期和振幅習(xí)慣化在患者組的差異在延遲視覺再現(xiàn)測試中
4.結(jié)論
①延長的N100潛伏期和較差的波幅習(xí)慣化與PD的視覺工作記憶之間有著令人關(guān)注的聯(lián)系。
②研究增加了對帕金森病工作記憶損害機(jī)制的認(rèn)識,并證實(shí)了之前的發(fā)現(xiàn),即注意力和工作記憶容量之間的聯(lián)系。
③到目前為止,還沒有足夠的信息來判斷ERP測量的臨床應(yīng)用是否有助于診斷帕金森病的認(rèn)知衰退和癡呆。
5.參考文獻(xiàn)及DOI號
Annanmaki, T. , Palmu, K. , Murros, K. , & Partanen, J. . (2017). Altered n100-potential associates with working memory impairment in parkinson's disease. Journal of Neural Transmission, 124(3), 1197-1203.
DOI:10.1007/s00702-017-1758-z