MCI患者早期面孔知覺加工N170效應(yīng)與翻轉(zhuǎn)效應(yīng)

許桂春 孟慶慧 楊海英 李秀艷 劉京濤 (濰坊醫(yī)學(xué)院護(hù)理學(xué)院，山東 濰坊 261053)

目前輕度認(rèn)知障礙(MCI)的臨床診斷主要依據(jù)量表、臨床表現(xiàn)及一系列神經(jīng)心理學(xué)測試，缺乏敏感特異的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。事件相關(guān)電位(ERP)技術(shù)作為一種客觀、敏感反映認(rèn)知功能的電生理指標(biāo)，能發(fā)現(xiàn)行為學(xué)正常的患者在執(zhí)行特殊認(rèn)知任務(wù)中表現(xiàn)出的亞臨床病損，已成為研究大腦認(rèn)知功能的重要技術(shù)手段〔1〕。面孔識(shí)別是人類進(jìn)行人際溝通和社會(huì)交往的重要基礎(chǔ)，已有研究表明近1/3的AD患者早期即出現(xiàn)面貌失認(rèn)。N170效應(yīng)是指面孔的N170波幅較其他刺激明顯增大〔2，3〕，它反映人腦對面孔信息的早期覺察(區(qū)分是面孔還是非面孔)〔4〕。N170翻轉(zhuǎn)效應(yīng)是指刺激圖片(如面孔或桌子)翻轉(zhuǎn)時(shí)誘發(fā)的N170潛伏期比正立時(shí)顯著延長(有時(shí)波幅增高)，反映面孔空間結(jié)構(gòu)信息加工過程的變化〔5，6〕。本研究以N170效應(yīng)和N170翻轉(zhuǎn)效應(yīng)為指標(biāo)，采用以正立與倒立方式呈現(xiàn)的面孔與非面孔組成的被動(dòng)面孔識(shí)別范式與事件相關(guān)電位技術(shù)結(jié)合的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討MCI患者早期面孔知覺加工的ERP的特點(diǎn)。

1 對象與方法

1.1 被試者 輕度認(rèn)知障礙(MCI)組16名和正常老年對照(NC)組16名被試者，均為山東濰坊濰柴社區(qū)退休職工。兩組被試者均為右利手，視力(裸眼或矯正)正常，聽力正常。

1.1.1 MCI組 16名MCI患者，其中男8名，女8名，年齡(67.00±4.81)歲，受教育年限(7.13±4.01)年，均符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊第4版(DSM-Ⅳ)研究用診斷標(biāo)準(zhǔn)：記憶力減退病程≥3個(gè)月;簡易智能狀態(tài)量表檢查(MMSE)23～27(26.07±1.22)分;總體衰退量表(GDS)為2～3級;日常生活活動(dòng)能力量表(ADL)＜26分;哈金森缺血指數(shù)(HIS)＜4分;不符合癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：抑郁癥、腦外傷史、特殊藥物服用史、可引起腦功能障礙的神經(jīng)系統(tǒng)疾病和嚴(yán)重內(nèi)科疾病。

1.1.2 正常對照組 16名正常受試者，其中男7名，女9名，年齡(65.14±4.38)歲，受教育年限(7.93±4.01)年。認(rèn)知、記憶、生活和社會(huì)功能均正常;MMSE 27～30(28.64±1.45)分。兩組MMSE得分有顯著差異。兩組性別、年齡、受教育程度差異無顯著性。所有對象了解并同意參加本研究。

1.2 材料 刺激程序使用stim2軟件編寫，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程共分為3個(gè)block，每個(gè)block包括正立面孔、倒立面孔、正立桌子和倒立桌子圖片各25張，蝴蝶圖片分別是9、10、11張。五種刺激偽隨機(jī)呈現(xiàn)，每種刺激連續(xù)呈現(xiàn)次數(shù)不多于2次。刺激呈現(xiàn)時(shí)間300 ms，刺激間隔(ISI)1 500 ms〔2〕。要求被試者對蝴蝶(靶刺激)進(jìn)行計(jì)數(shù)。每個(gè)block間有2 min的休息時(shí)間。信號(hào)記錄采用ESI-32導(dǎo)腦電信號(hào)采集記錄。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用PSS18.0對計(jì)量資料進(jìn)行重復(fù)測量的方差分析，方差分析結(jié)果皆經(jīng)Greenhouse-Geisser法校正。兩組被試N170的測量時(shí)間窗為刺激后130～210 ms。

2 結(jié)果

2.1 兩組被試N170總平均ERP分析 表1為兩組被試者的N170 ERP，MCI組N170波幅較對照組顯著降低，兩組被試均表現(xiàn)為面孔產(chǎn)生更大的N170。方差分析表明N170波幅的組別主效應(yīng)(F1，30=17.833，P ＜ 0.001)和 類 別 主 效 應(yīng)(F1，30=257.158，P＜0.001)顯著;類別與組別有交互效應(yīng)(P＜0.05)，進(jìn)一步分析表明NC組與MCI組桌子N170波幅均低于臉N170的波幅;類別與方向交互效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析表明翻轉(zhuǎn)面孔的N170波幅明顯大于正立面孔(P＜0.05)，且桌子也存在此方向效應(yīng)(P＜0.05)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)明顯的電極位置主效應(yīng)(F1，30=32.474，P＜0.001)以及類別與電極位置交互效應(yīng)(F1，30=11.741，P ＜0.001)，進(jìn)一步分析結(jié)果表示面孔的 N170波幅有顯著的電極位置主效應(yīng)(P＜0.05)，表明面孔N170在顳枕區(qū)具有優(yōu)勢分布，而桌子的電極位置主效應(yīng)不顯著(P＞0.05)。N170潛伏期的組別主效應(yīng)顯著(F1，30=7.572，P＜0.05)，即MCI組N170潛伏期(176 ms)較NC組(162 ms)明顯延長;方差分析表明N170的方向主效應(yīng)(F1，30=46.010，P＜0.001)和類別主效應(yīng)(F1，30=25.011，P ＜0.001)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其他比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 兩組被試同向面孔與桌子N170差值(Nd170)總平均EPR分析 兩組被試Nd170總平均波形見表2。方差分析表明Nd170波幅的組別主效應(yīng)顯著(P=0.023)，MCI組Nd170波幅(3.595 4 μV)較NC組(4.872 μV)顯著減小。方向主效應(yīng)顯著(F1，30=28.468，P ＜0.001)。電極位置主效應(yīng)顯著(F1，30=6.916，P ＜0.001)，在 P8 處 MCI組的 Nd170 波幅較 NC組顯著減小(F1，30=8.755，P＜0.05)，表明在右側(cè)顳枕區(qū) MCI組N170效應(yīng)較對照組明顯減弱。

表1 MCI組和對照組非靶刺激誘發(fā)N170的波幅和潛伏期(s)

表1 MCI組和對照組非靶刺激誘發(fā)N170的波幅和潛伏期(s)

電極 對照組(n=14)正立面孔 倒立面孔 正立家具7±3.0 -7.7±3.5 -3.7±2.0 -3.6±2.2 P8 -13.2±5.1 -13.4±5.6 -7.9±3.5 -6.1±2.3 -7.4±2.8 -8.3±4.0 -4.0±2.1 -3.2±1.8 O1 -13.8±5.2 -14.9±4.9 -9.5±2.4 -7.6±2.9 -9.0±3.6 -10.7±3.5 -5.8±2.7 -5.1±2.5 O2 -13.3±5.0 -14.2±5.1 -9.3±2.5 -7.4±2.3 -9.2±3.8 -10.7±3.5 -5.8±2.6 -4.8±2.3潛伏期(ms)P7 156.9±11.1 161.3±10.8 165.9±10.1 169.3±15.2 167.0±17.8 177.0±16.3 180.5±24.1 185.4±36.0 P8 154.2±11.3 162.9±13.9 161.4±10.6 163.1±9.6 169.5±14.3 178.3±16.1 182.9±25.7 192.6±24.3 O1 155.4±12.8 159.9±12.0 160.8±11.6 170.8±21.6 167.9±14.8 174.8±15.4 176.7±22.8 183.7±29.0 O2 155.9±13.7 160.3±13.1 158.4±10.1 165.6±22.3 167.5±15.3 174.5±15.3 177.9±21.7 181.9±21.8倒立家具波幅(μV)P7 -10.2±4.2 -10.7±4.5 -5.7±3.2 -5.2±3.4 -6.倒立家具M(jìn)CI組(n=15)正立面孔 倒立面孔 正立家具

表2 MCI組和對照組Nd170的波幅和潛伏期(s)

表2 MCI組和對照組Nd170的波幅和潛伏期(s)

電極 對照組(n=14)正立P7 -4.5±2.4 -5.5±3.6 -3.0±2.0 -4.1±2.5 P8 -5.4±3.2 -7.4±4.0 -3.4±1.7 -5.1±2.7 O1 -4.3±3.8 -7.3±4.1 -3.2±2.3 -5.7±1.8 O2 -3.9±3.1 -6.9±3.8 -3.3±2.1 -5.9±1.6潛伏期(ms)P7 -9.0±9.7 -8.0±14.8 -13.5±17.4 -8.5±25.2 P8 -7.2±9.6 -0.3±10.1 -13.4±18.9 -8.9±19.5 O1 -5.4±9.9 -10.9±17.0 -8.8±14.2 -8.9±19.5倒立波幅(μV)倒立MCI組(n=15)正立O2 -2.5±9.7 -5.3±17.3 -10.4±15.8 -7.4±15.2

3 討論

在輕度認(rèn)知障礙的研究中，大量研究發(fā)現(xiàn)MCI患者存在記憶、視空間技能、注意等認(rèn)知能力的下降，尤其是面孔識(shí)別能力的下降。本研究發(fā)現(xiàn)NC組和MCI組均表現(xiàn)為面孔產(chǎn)生更大的N170，且MCI組N170明顯延遲表明MCI患者對面孔和非面孔的區(qū)分判斷比NC組更晚，與以往研究結(jié)果一致〔7〕。本文發(fā)現(xiàn)正常老年人和輕度認(rèn)知障礙者均表現(xiàn)為面孔刺激較桌子產(chǎn)生更大N170，并且翻轉(zhuǎn)面孔的N170波幅較正立時(shí)明顯增大，潛伏期延長，表明本結(jié)果所顯示的N170反映了面孔加工的結(jié)構(gòu)編碼階段，可以對被試的面孔早期知覺加工過程進(jìn)行客觀真實(shí)評價(jià)。這些結(jié)果與以往面孔研究中的結(jié)果基本符合〔2～5〕。在本文還發(fā)現(xiàn)Nd170的波幅在右側(cè)顳枕區(qū)較對照組顯著降低。由于N170反應(yīng)面孔加工的結(jié)構(gòu)編碼階段以及N170效應(yīng)與面孔信息的早期覺察有關(guān)，故推斷輕度認(rèn)知障礙患者可能存在面孔早期加工障礙。N170的翻轉(zhuǎn)效應(yīng)主要反映結(jié)構(gòu)特征加工過程的變化〔8〕，本研究提示MCI患者結(jié)構(gòu)特征早期加工過程保持正常。翻轉(zhuǎn)面孔N170波幅增大和潛伏期延長可能是第一等級相關(guān)信息加工困難所致。

本研究發(fā)現(xiàn)輕度認(rèn)知障礙者存在早期面孔加工障礙，面孔知覺加工的電生理研究亦表明，在面孔加工的早期階段即出現(xiàn)異常。另外，研究中發(fā)現(xiàn)桌子也存在翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，這與以往研究不同，可能是樣本較小，選擇區(qū)域局限所致，有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。盡管如此，本研究顯示，面孔識(shí)別N170波幅和潛伏期變化可作為識(shí)別或診斷早期AD的輔助指標(biāo)。Nd170波幅的變化可進(jìn)一步區(qū)分面孔識(shí)別障礙的階段。對早期腦功能下降而又無明顯形態(tài)學(xué)改變且在神經(jīng)心理學(xué)上尚達(dá)不到AD診斷標(biāo)準(zhǔn)的MCI來說，ERP是一種較好的方法和途徑。

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