腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)能力與視空間認(rèn)知能力的關(guān)系

劉華，杜曉霞，孫蓉，王強(qiáng)，榮湘江，宋魯平，張通

腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)能力與視空間認(rèn)知能力的關(guān)系

劉華1，杜曉霞2,3，孫蓉2,3，王強(qiáng)2,3，榮湘江1，宋魯平2,3，張通2,3

目的探索腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)反應(yīng)特點(diǎn)，以及心理旋轉(zhuǎn)特征與視空間認(rèn)知功能的關(guān)系。方法2012年3月至2013年10月，選取30例腦卒中住院患者作為實(shí)驗(yàn)組，招募30名正常人作為對(duì)照組，進(jìn)行手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)測(cè)試以及蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA)視空間與執(zhí)行功能部分測(cè)試。結(jié)果實(shí)驗(yàn)組手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)反應(yīng)時(shí)顯著長(zhǎng)于對(duì)照組(F=95.6,P<0.001)；隨著旋轉(zhuǎn)角度增加，兩組反應(yīng)時(shí)均延長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)180°所需的反應(yīng)時(shí)最長(zhǎng)(F=345.672,P<0.001)。實(shí)驗(yàn)組手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)正確率低于對(duì)照組(F=6.444, P<0.05)；隨著旋轉(zhuǎn)角度增加，兩組正確率均降低，旋轉(zhuǎn)180°的正確率最低(F=102.911,P<0.001)。實(shí)驗(yàn)組各旋轉(zhuǎn)角度反應(yīng)時(shí)與Mo-CA視空間認(rèn)知評(píng)分負(fù)相關(guān)(P<0.05)，各旋轉(zhuǎn)角度正確率與視空間認(rèn)知評(píng)分正相關(guān)(P<0.05)。結(jié)論腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)能力受損，但反應(yīng)方式與正常人相似。腦卒中患者的手心理旋轉(zhuǎn)能力與視空間認(rèn)知能力相關(guān)。

腦卒中；心理旋轉(zhuǎn)；運(yùn)動(dòng)想象；視空間認(rèn)知

[本文著錄格式]劉華，杜曉霞，孫蓉，等.腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)能力與視空間認(rèn)知能力的關(guān)系[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐, 2017,23(3):249-252.

CITED AS:Liu H,Du XX,Sun R,et al.Characteristics of mental rotation in stroke patients and relationship with visual-spatial cognitive function[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(3):249-252.

空間認(rèn)知是空間有關(guān)信息，如大小、形狀和方位以及空間關(guān)系在人腦中的反映[1]，視空間認(rèn)知能力是人類智力結(jié)構(gòu)的重要組成部分[2]。衡量視空間認(rèn)知能力的重要標(biāo)尺之一是心理旋轉(zhuǎn)[3]，它是一種想象自己或客體旋轉(zhuǎn)的空間表征轉(zhuǎn)換能力[4]。心理旋轉(zhuǎn)指受試者根據(jù)呈現(xiàn)在面前不同方向的身體部分，如手、足等，來(lái)判斷左側(cè)或右側(cè)，也稱手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)[5]。

腦卒中是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)疾病，常伴隨認(rèn)知障礙[6]、感覺(jué)障礙和運(yùn)動(dòng)障礙。Mutsaarts等[7]發(fā)現(xiàn)，偏癱型腦癱患者右側(cè)偏癱手旋轉(zhuǎn)任務(wù)反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)，而左側(cè)偏癱患者和正常人執(zhí)行同樣的手旋轉(zhuǎn)任務(wù)，反應(yīng)時(shí)無(wú)明顯差異。而Steenbergen等[8]發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是左側(cè)偏癱還是右側(cè)偏癱患者，與正常人相比，執(zhí)行手旋轉(zhuǎn)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)都顯著延長(zhǎng)。Liepert等[5]認(rèn)為，腦卒中患者伴有嚴(yán)重感覺(jué)障礙，但并不影響心理旋轉(zhuǎn)能力。

正確的反應(yīng)策略是受試者在心理移動(dòng)他們自己身體部分來(lái)判斷刺激的方向[9]。腦卒中患者由于肢體運(yùn)動(dòng)障礙，心理旋轉(zhuǎn)能力[10]與視空間認(rèn)知功能[11]均有不同程度損害，而兩者的關(guān)系目前研究不多。本研究探討腦卒中后患者心理旋轉(zhuǎn)能力的變化，并探索腦卒中患者心理旋轉(zhuǎn)能力是否與視空間認(rèn)知功能有關(guān)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年3月至2013年10月在中國(guó)康復(fù)研究中心北京博愛(ài)醫(yī)院神經(jīng)康復(fù)科住院治療的腦卒中患者30例作為實(shí)驗(yàn)組，符合1995年全國(guó)第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議制定的腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)[12]，并經(jīng)頭顱CT或MRI證實(shí)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①首次發(fā)??；②左側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙；③生命體征平穩(wěn)，癥狀不再進(jìn)展持續(xù)48 h以上；④簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查(Mini-Mental Status Examination, MMSE)[13]評(píng)定無(wú)明顯認(rèn)知障礙，能口頭交流并配合實(shí)驗(yàn)；⑤右利手[14]；⑥簽署知情同意書(shū)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①小腦或腦干梗死、出血；②肢體嚴(yán)重疼痛或痙攣(改良Ashworth分級(jí)>Ⅱ級(jí))；③嚴(yán)重心、肺、肝、腎功能不全；④伴其他神經(jīng)及精神疾病、癲癇病史；⑤截肢者。

招募正常對(duì)照組30人，均為北京博愛(ài)醫(yī)院護(hù)工。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①身體健康；②肢體無(wú)明顯疼痛；③否認(rèn)特殊病史(如焦慮、抑郁等)；④認(rèn)知功能正常；⑤右利手；⑥簽署知情同意書(shū)。

本研究經(jīng)中國(guó)康復(fù)研究中心倫理委員會(huì)審核通過(guò)。

兩組研究對(duì)象性別、年齡、受教育年限和MMSE評(píng)分均無(wú)顯著性差異(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)[15]

受試者坐舒適的椅子上，眼距離屏幕30 cm，視角2.5°。左手或右手的刺激圖片隨機(jī)呈現(xiàn)在19英寸液晶顯示屏上，要求受試者根據(jù)呈現(xiàn)的刺激判斷是左手還是右手，并用右手食指按相應(yīng)鍵。手圖片采用3D圖像軟件Autodesk Maya 2009制作，大小120×80×27像素，分辨率1732×851像素。左手和右手的圖片刺激以6個(gè)旋轉(zhuǎn)角度(0°、60°、120°、180°、240°、300°)和4個(gè)視角(手背、手掌、拇指在外、小指在外)呈現(xiàn)。刺激間隔800~1000 ms，在屏幕中央呈現(xiàn)“+”，固定受試者的注視范圍。受試者按鍵反應(yīng)后出現(xiàn)下一個(gè)圖片刺激，刺激程序通過(guò)E-prime 2.0(Psychology Software Tools,Inc.Pittsburgh,USA)實(shí)現(xiàn)。

任務(wù)包含1個(gè)練習(xí)程序和1個(gè)正式實(shí)驗(yàn)程序。練習(xí)程序讓受試者熟悉實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，并熟悉按鍵判斷；正式實(shí)驗(yàn)程序參數(shù)根據(jù)練習(xí)程序的資料獲得。正式程序包括72個(gè)刺激。記錄按鍵的正確率和反應(yīng)時(shí)。正確率為判斷正確的刺激數(shù)占總刺激的比例；反應(yīng)時(shí)為屏幕開(kāi)始出現(xiàn)刺激到受試者按鍵的時(shí)間，僅計(jì)算判斷正確的反應(yīng)時(shí)。

1.2.2 視空間認(rèn)知任務(wù)

受試者由同一名專科醫(yī)師采用中文版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)[16]進(jìn)行神經(jīng)心理評(píng)估。MoCA包括8個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域，即視空間與執(zhí)行功能、命名、記憶、注意力、語(yǔ)言、抽象、延遲回憶、定向力。本研究選取視空間與執(zhí)行功能部分，總分4分。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用(±s)表示。手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)的正確率和反應(yīng)時(shí)比較采用重復(fù)測(cè)量方差分析，比較組內(nèi)因素6個(gè)旋轉(zhuǎn)角度效應(yīng)(0°、60°、120°、180°、240°、300°)和組間因素效應(yīng)(實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組)。多重比較采用Post hoc分析。實(shí)驗(yàn)組手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)的正確率、反應(yīng)時(shí)與MoCA評(píng)分的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)

2.1.1 反應(yīng)時(shí)

重復(fù)測(cè)量方差分析顯示，組間主效應(yīng)顯著(F(1,58)= 95.6,P<0.001)，實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)時(shí)(2127.2±13.7)ms，顯著長(zhǎng)于對(duì)照組(1937.8±13.7)ms。旋轉(zhuǎn)角度主效應(yīng)顯著(F(5,54)=345.672,P<0.001)，旋轉(zhuǎn)180°所需的反應(yīng)時(shí)(2224.5±11.3)ms，顯著長(zhǎng)于0°(1859.3±10.7)ms、60° (1965.5±10.4)ms、120°(2077.0±11.4)ms、240° (2093.2±12.2)ms、300°(1975.6±12.8)ms。組間因素和旋轉(zhuǎn)角度因素交互效應(yīng)不顯著(F(5,54)=1.653,P= 0.191)。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組反應(yīng)時(shí)最短所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度均為0°，反應(yīng)時(shí)最長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度均為180°。見(jiàn)圖1。

圖1 兩組不同旋轉(zhuǎn)角度手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)反應(yīng)時(shí)比較

2.1.2 正確率

重復(fù)測(cè)量方差分析顯示，組間主效應(yīng)顯著(F(1,58)= 6.444,P=0.014)，實(shí)驗(yàn)組正確率(75.1±1.2)%，低于對(duì)照組(79.3±1.2)%。旋轉(zhuǎn)角度主效應(yīng)顯著(F(5,54)= 102.911,P<0.001)，旋轉(zhuǎn)180°的正確率(67.5±1.1)%，顯著低于0°(84.7±0.8)%、60°(79.2±0.9)%、120° (75.7±1.0)%、240°(76±1.0)%、300°(80.3±1.0)%。組間因素和旋轉(zhuǎn)角度因素交互效應(yīng)不顯著(F(5,54)=2.122, P=0.103)。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組正確率最低的均為判斷旋轉(zhuǎn)角度180°時(shí)的反應(yīng)。見(jiàn)圖2。

圖2 兩組不同旋轉(zhuǎn)角度手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)正確率比較

2.2 相關(guān)性分析

實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)時(shí)與MoCA視空間認(rèn)知評(píng)分負(fù)相關(guān)(P<0.05)，正確率與視空間認(rèn)知評(píng)分正相關(guān)(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)組手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)成績(jī)與視空間認(rèn)知評(píng)分相關(guān)性(n=30)

3 討論

本研究顯示，腦卒中患者和正常人對(duì)不同旋轉(zhuǎn)角度刺激的表現(xiàn)類似，均是隨著垂直方向角度的增加，判斷越來(lái)越難；角度刺激越接近180°，反應(yīng)時(shí)越長(zhǎng)，正確率越低。Yan等[17]在正常人和腦卒中患者中研究手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)均隨著角度的增加而延長(zhǎng)。兩組的反應(yīng)模式均采取正確的反應(yīng)策略，即心理旋轉(zhuǎn)自己的手去匹配給出的角度刺激[18]。研究發(fā)現(xiàn)[19]，心理旋轉(zhuǎn)與身體部分實(shí)際執(zhí)行旋轉(zhuǎn)類似，反應(yīng)時(shí)隨著旋轉(zhuǎn)角度增加而延長(zhǎng)；手的姿勢(shì)真實(shí)情況下越難完成，心理旋轉(zhuǎn)反應(yīng)的時(shí)間就越長(zhǎng)；隨著角度越接近垂直，正常人和腦卒中患者對(duì)角度刺激的反應(yīng)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。這與我們的研究一致。

腦卒中患者和正常人在手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)反應(yīng)的模式雖然類似，但與正常人相比，腦卒中患者反應(yīng)的速度和正確率都明顯下降。Yan等[17]發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者執(zhí)行手心理旋轉(zhuǎn)比正常人需要更長(zhǎng)的時(shí)間反應(yīng)，且正確率下降，說(shuō)明腦卒中患者的手心理旋轉(zhuǎn)反應(yīng)明顯受損。Tabrizi等[20]的研究顯示，多發(fā)性硬化患者對(duì)于手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)的反應(yīng)速度和反應(yīng)正確率均比正常人下降。心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，中樞神經(jīng)損傷患者由于肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，導(dǎo)致實(shí)際執(zhí)行障礙，判斷手偏側(cè)的反應(yīng)變得越來(lái)越困難。Azin等[21]認(rèn)為，心理旋轉(zhuǎn)是一種內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)想象，在時(shí)相特征上類似于實(shí)際執(zhí)行。神經(jīng)影像學(xué)的證據(jù)表明，運(yùn)動(dòng)想象參與運(yùn)動(dòng)的計(jì)劃和準(zhǔn)備階段[22]。腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)想象能力受損[15]，執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)的計(jì)劃和準(zhǔn)備階段需要更長(zhǎng)時(shí)間，執(zhí)行手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)，正確率下降。

我們的研究顯示，心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)、正確率與視空間認(rèn)知功能相關(guān)。有研究顯示[17]，心理旋轉(zhuǎn)即內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)想象，與記憶、視空間認(rèn)知能力有關(guān)。本研究的相關(guān)性分析顯示，認(rèn)知功能的一些方面參與心理旋轉(zhuǎn)這一復(fù)雜的認(rèn)知運(yùn)動(dòng)任務(wù)。

心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)認(rèn)知過(guò)程包括視刺激感受編碼，心理旋轉(zhuǎn)和反應(yīng)[23-24]。執(zhí)行手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)時(shí)，受試者通過(guò)視空間和運(yùn)動(dòng)整合，比較手刺激和他們自己手的心理表征，從而做出反應(yīng)[25]。這種心理旋轉(zhuǎn)和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃及運(yùn)動(dòng)執(zhí)行有類似的認(rèn)知過(guò)程。手心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)活化了諸如視皮層、基底節(jié)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)等皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[26]。腦卒中患者信息處理速度和工作記憶下降，可能與心理旋轉(zhuǎn)能力的損害有關(guān)[27]。

總之，本研究表明腦卒中患者和正常人的手心理旋轉(zhuǎn)心理過(guò)程相似，但心理旋轉(zhuǎn)能力受損；而腦卒中患者手心理旋轉(zhuǎn)能力與視空間認(rèn)知能力相關(guān)。

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Characteristics of Mental Rotation in Stroke Patients and Relationship with Visual-spatial Cognitive Function

LIU Hua1,DU Xiao-xia2,3,SUN Rong2,3,WANG Qiang2,3,RONG Xiang-jiang1,SONG Lu-ping2,3,ZHANG Tong2,3
1.Capital University of Physical Education and Sports,School of Kinesiology and Health,Beijing 100191,China; 2.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine,Beijing 100068,China;3.Beijing Bo'ai Hospital,China Rehabilitation Research Center,Beijing 100068,China

LIU Hua.E-mail:liuhua@cupes.edu.cn

ObjectiveTo investigate the characteristics of mental rotation in stroke patients and the relationship between mental rotation and visual-spatial cognitive function.MethodsFrom March,2012 to October,2013,30 stroke patients were selected as experimental group and 30 healthy subjects as control group.They were tested with hand mental rotation task,and assessed with visuospatial abilities from Montreal Cognitive Assessment(MoCA).ResultsThe reaction time of hand mental rotation task was significantly longer in the experimental group than in the control group(F=95.6,P<0.001).The reaction time was longer with the increase of rotation angle in both groups,and was the longest as 180°of rotation(F=345.672,P<0.001).The response accuracy rate of hand mental rotation task was significantly lower in the experimental group than in the control group(F=6.444,P<0.05).The response accuracy rate was lower with the increase of rotation angle in both groups,and was the least as 180°of rotation(F=102.911,P<0.001).The reaction time negatively correlated with the score of visuospatial abilities,while the response accuracy rate positively correlated with it in the stroke patients(P<0.05).ConclusionThe mental rotation ability is impaired in stroke patients,however,the respondent pattern is similar to healthy people.The mental rotation ability is correlated with visual-spatial cognitive functions in stroke patients.

stroke;mental rotation;motor imagery;visual-spatial cognition

R743.3

A

1006-9771(2017)03-0249-04

2016-12-05

2017-01-13)

1.北京市科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)－科研計(jì)劃課題(No.KM201610029001)；2.首都體育學(xué)院科研基地建設(shè)－科技創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目(No.15516017)。

1.首都體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)康復(fù)學(xué)教研室，北京市100191；2.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市100068；3.中國(guó)康復(fù)研究中心北京博愛(ài)醫(yī)院，北京市100068。作者簡(jiǎn)介：劉華(1978-)，女，漢族，湖北武穴市人，博士，講師，主要研究方向：康復(fù)新方法及機(jī)制研究、運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)的機(jī)制研究。E-mail:liuhua@cupes.edu.cn。