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在帕金森病中,N100潜伏期改变与工作记忆障碍相关

2022-01-18 14:07:00 发布者: 查看:
考虑到PD中常见的认知缺陷,以及P200-和N100潜伏期被认为是测量认知的过程,人们会期望发现P200-和N100潜伏期与神经心理测试表现之间的某种关联。

1. 研究背景

①在帕金森氏病(Parkinson’s disease, PD)中,研究的主要焦点一直是P300的晚期成分,在帕金森氏病-轻度认知障碍(Parkinson’s disease - Mild Cognitive Impairment, PD - MCI)和帕金森病痴呆(Parkinson’s disease dementia, PDD)中,P300的潜伏期通常会延长,或者可能完全没有反应。也发现P300潜伏期和振幅与神经心理障碍相关,如受损的执行功能和言语流畅性,这表明P300的改变反映了PD的额叶功能障碍。

②以前对PD中N100-和P200潜伏期的研究很少,而且结果是矛盾的。P200反应被认为是反映了有意识的刺激的加工过程,在帕金森病中,这一过程往往受损或至少减慢。因此,在一些研究中,P200的潜伏期被延长了,但也有报告出正常的结果。而且N100潜伏期在一些关于PD的研究中也被报告为正常。这是相当出乎意料的,考虑到N100潜伏期最有可能表明刺激检测,因此,是一个衡量注意力的指标。它和工作记忆相关联,通过探测对有意义感官信息的注意和阻断多余的刺激。在帕金森病中,持续注意和忽视无关刺激经常受到损害,工作记忆也是如此。考虑到PD中常见的认知缺陷,以及P200-和N100潜伏期被认为是测量认知的过程,人们会期望发现P200-和N100潜伏期与神经心理测试表现之间的某种关联。

③在本研究中,我们对18例PD患者和24例健康对照者进行了EEG和ERPs检查,以研究两组之间的神经生理差异。我们假设在患者组中会有诱发反应电位的改变,这些改变会反映认知的改变。因此,还对患者进行了神经心理检查。

 

2. 研究方法

2.1、被试

18名PD患者和24名健康对照者。

 

表1. 患者和对照组的人口统计学特征以及N100和P200电位的潜伏期和波幅

N100和P200电位的潜伏期和波幅 

2.2、实验材料

传统神经心理测验量表和计算机任务。

2.3. 数据采集和处理

EEG记录:使用认知EEG/ERP系统3.3 (ANT Neuro, Enschede, The Netherlands)进行EEG记录和刺激诱发ERP。EEG记录采用64通道主动屏蔽技术脑电帽,电极分布遵循国际10-10系统,电极材料Ag/AgCl (ANT)和采样频率为256 Hz的DC-放大器REFA-64 (ANT)。Cognitrace的放大器使用内置的平均参考,它是为直流(DC)测量构造的,因此不用高通滤波。阻抗尽可能地低,结合EEG记录不同刺激和反应的时间,同时记录眼电(EOG)和心电(ECG)。

 

EEG-ERP分析:

采用ASA 4.8.0(ANT)软件离线分析,仅用国际10-20系统的通道(Fp1、Fp2、F7、F3、Fz、F4、F8、T3、C3、Cz、C4、T4、T5、P3、Pz、P4、T6、O1、O2)。在进一步分析之前,首先对所有数据进行目测检查,去除带有过多伪迹通道。使用ASA软件版本4.6.2.0 (ANT)对记录信号进行预处理和分析。EEG信号以0.3-30 Hz进行带通滤波。通过一种基于空间滤波的算法去除眨眼伪迹。手动选择的每个记录的眨眼信号,至少10个。伪迹校正后,再重新参照平均值并进行数字滤波(高通0.5 Hz,低通30 Hz, 24 dB/倍频)。在计算平均波形前,排除±75 μV以外的信号。

连续的EEG数据被离线转换为600ms每个epoch,从每个刺激开始前100 ms开始。最后,以刺激前100ms作为基线,对平均波形进行基线校正。听觉刺激诱发N100 (Cz)和P200 (Cz)的波幅和潜伏期分别在刺激后60-170 ms和100 - 260 ms的时间间隔内达到最大负波和最大正波。自动峰值检测的结果由手动验证,必要时进行修正。N100的习惯化被计算为一对在0.5 ms ISI下的第一个和第二个音调引起的振幅之间的差异。

神经心理测验:传统心神经心理测验和计算机任务。

贝克抑郁量表(Beck Depression Inventory, BDI-II),韦氏成人智力量表(Wechsler Adult Intelligence Scale Revised , WAISR):视觉空间任务,数字广度任务,数字符号任务,逻辑记忆,语言流畅性测试。

传统测验中使用行为障碍综合症(Behavioral Assessment of the Dysexecutive syndrome, BADS)测验中的Trail Making 和 Rule Shift Cards测验。计算机任务包括,反应时任务,测试simple-, two-choice 和 ten-choice-tasks。使用减法、陈述验证和Stroop任务来评估受控的认知加工和注意力,警觉性任务被用来测试持续性注意力。

 

统计分析:使用IBM SPSS 20分析。由于样本容量小,部分数据非正态分布,仅采用非参数检验。采用多个独立样本的Kruskal Wallis检验分析神经心理学表现的总体方差。N100潜伏期中位数、P200潜伏期中位数和N100振幅习惯中位数分别作为分组变量进行分析。用Mann-Whitney检验比较N100和P200的平均潜伏期和波幅,用Spearman rank来计算神经生理和神经心理参数之间的相关性。

3. 实验结果

与对照组相比,PD组的N100潜伏期延长,具有边缘显著性(Mann-Whitney, p=0.05)。两组在N100和P200潜伏期或波幅上没有显著差异。图1显示了患者和对照组的ERP平均数据。与患者相比,对照组的N100振幅的习惯化更明显,尽管这一发现没有达到统计学意义。

N100成分 

图1. 在中央(Cz)电极位置测量对一对音调(ISI=0.5s)中的第一音调(黑色)和第二音调(灰色)作出反应的听觉事件相关电位

在Kruskal Wallis测试中,几种神经心理测试的表现根据N100潜伏期和振幅习惯化而变化,但与P200潜伏期没有差异。Kruskal Wallis检验结果见表2。

表2. Kruskal–Wallis 方差分析结果

脑电数据方差分析 

在病人组,N100潜伏期与延迟的视觉再现任务表现负相关,与单词列表的即时回忆成绩负相关。N100振幅的习惯化与视觉再现任务表现正相关。根据延迟的视觉再结果的中位数分为两组,中位数以上的病人组N100潜伏期较短,习惯化较强。N100潜伏期或习惯化与年龄、诊断的疾病持续时间、UPDRS-motor 分数和日常levo-dopa。

表3 N100潜伏期和振幅习惯化在患者组的差异在延迟视觉再现测试中

N100潜伏期 

4. 实验结论

①延长的N100潜伏期和较差的波幅习惯化与PD的视觉工作记忆之间有着令人关注的联系。

②研究增加了对帕金森病工作记忆损害机制的认识,并证实了之前的发现,即注意力和工作记忆容量之间的联系。

③到目前为止,还没有足够的信息来判断ERP测量的临床应用是否有助于诊断帕金森病的认知衰退和痴呆。

5、文献名称及DOI号

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

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