腦電波記憶加工指數在不同特征人群中分布特點研究

吳一兵

記憶是指人類對過去知識經驗進行保存并為當前目的從中提取使用的一種認知方式，按存儲時間分為感覺記憶﹑短時記憶﹑長時記憶［1］。長時記憶信息來源包括短時記憶階段加以復述的內容或由于印象深刻一次形成的內容，存儲時間≥1 min，一般能保持多年甚至終生。人們進行學習﹑記憶﹑思考及解決問題等高級認知活動時，一般需要一個暫時的信息加工與儲存機制來保存被激活的信息表征，以備進一步加工［1］。1974年Baddeley等提出了“工作記憶”概念，其是一個位于知覺﹑記憶與計劃交界的重要系統，信息可在其中進行短時存儲﹑頻繁更新及快速提?。?］。近年有學者發(fā)現了一種新的工作記憶形式——優(yōu)先長期記憶，其存在于突觸中［3-4］。

腦電圖檢查是一種無創(chuàng)﹑安全的檢查方法，可采集腦電波信號［3］。腦電波信號包含了大腦狀態(tài)和認知﹑情感活動等信息，可反映疼痛﹑認知﹑情緒狀態(tài)［5-6］，其計算方法包括利用二階譜分析技術的雙頻譜算法﹑利用復雜度計算的熵算法﹑利用模式識別的模糊控制算法及小波算法等［7］。既往研究采用小波算法，從尺度窗口﹑復雜度及時域3個維度解析腦電波，通過自動提取大樣本健康人大腦發(fā)育﹑焦慮﹑抑郁﹑疼痛﹑鎮(zhèn)靜﹑抑制﹑興奮﹑學習﹑記憶﹑老化時的腦電波，并建立常模值，以全面客觀定量分析腦功能﹑腦能力﹑性格﹑情緒﹑睡眠質量﹑用腦習慣﹑身心壓力等［8-12］。記憶加工指數是大腦處于記憶前準備狀態(tài)在腦電波中的綜合反映，能定量分析處于工作記憶與長時記憶間的腦代謝狀態(tài)，也可作為反映優(yōu)先長期記憶的指標［8］。本研究使用腦電技術從腦電波中提取記憶加工指數，并建立記憶加工指數常模值，旨在分析記憶加工指數在不同人群中的分布情況，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 對象來源

1.1.1 建模對象 2013年6月—2017年12月，從學校﹑企業(yè)或機構﹑社區(qū)﹑大型展會選取健康人18 164例，其中學校2 412例，企業(yè)或機構11 064例，社區(qū)1 660例，大型展會3 028例；根據年齡分為A組（＜7歲，n=231）﹑B組（7～9歲，n=544）﹑C組（10～13歲，n=1 159）﹑D組（14～24歲，n=2 179）﹑E組（25～39歲，n=5 609）﹑F組（40～65歲，n=6 472）﹑G組（66～80歲，n=1 522）﹑H組（＞80歲，n=448）。排除標準：（1）伴有精神系統疾病﹑中樞及外周神經系統疾病者；（2）長期服用阿片類藥物者；（3）患有呼吸系統疾病﹑循環(huán)系統疾病﹑代謝性疾病者；（4）不能配合本研究者。所有建模對象對本研究知情并簽署知情同意書。

1.1.2 研究對象 2013年6月—2017年12月，選取年齡≥65歲的老年癡呆患者76例（a組），北京市某醫(yī)院確診的心臟病患者1 237例（b組），河北省某小學學生584例（c組），北京市某重點大學學生483例（d組），北京市某醫(yī)院重癥監(jiān)護病房昏迷患者135例（e組），腦病患兒98例（f組），北京市某醫(yī)院全身麻醉維持期患者94例（g組），河北省某大學附屬小學參與推優(yōu)的學生91例（h組），北京市某醫(yī)院肝性腦病患者68例（i組）。分別從建模對象中選取年齡﹑性別相匹配的受試者作為對照a組76例﹑對照b組1 237例﹑對照c組584例﹑對照d組483例﹑對照e組135例﹑對照f組98例﹑對照g組94例﹑對照h組91例﹑對照i組68例。所有受試者知情并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 腦電信號采集 使用北京易飛華通科技開發(fā)有限公司生產的HXD-I多功能組合式監(jiān)護儀采集所有受試者腦電波，并記錄其性別﹑年齡等基本信息。具體步驟如下：清潔受試者前額及耳后乳突皮膚，參照國際通用頭皮電極定位10/20系統法，將無創(chuàng)腦電電極分別置于前額雙眉中心點上方約2 cm（FZ）﹑雙側眉弓上方（左側FP1，右側FP2），參考電極置于雙側乳突位（左側C1，右側C2）；將采集到的信號同步傳入下一級差分放大電路，并連續(xù)記錄6 min腦電信號；然后采用北京易飛華通科技開發(fā)有限公司生產的小波算法腦電分析軟件包1.0版處理采集到的腦電信號，自動計算記憶加工指數［8］。

1.2.2 記憶加工指數常模值建立 收集建模對象的記憶加工指數，由于數據呈偏態(tài)分布，故通過百分位數方法建立記憶加工指數常模值，記憶加工指數的量程為0～50，以第90百分位數作為常模臨界分值的劃定，常模值為3～10，其中各區(qū)間的意義為：（1）＜3：在本次測試過程中記憶加工能力沒有體現；（2）3～10：在本次測試過程中有記憶加工能力體現；（3）11～20：大腦記憶加工能力優(yōu)秀；（4）＞20：大腦記憶加工能力超常。

1.3 統計學方法 采用SPSS 20.0統計軟件進行數據處理，非正態(tài)分布的計量資料以M（QR）表示，采用秩和檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同年齡段健康人群記憶加工指數常模值 A組記憶加工指數為0（1），B組記憶加工指數為1（5），C組記憶加工指數為5（6），D組記憶加工指數為7（9），E組記憶加工指數為7（8），F組記憶加工指數為6（8），G組記憶加工指數為3（7），H組記憶加工指數為2（6）。不同年齡段人群記憶加工指數比較，差異有統計學意義（H=1 326.953，P＜0.05）；A組記憶加工指數低于B﹑C﹑D﹑E﹑F﹑G﹑H組，差異有統計學意義（P＜0.05）；B組記憶加工指數低于C﹑D﹑E﹑F﹑G﹑H組，差異有統計學意義（P＜0.05）；C組記憶加工指數低于D﹑E﹑F組，高于G﹑H組，差異有統計學意義（P＜0.05）；D﹑E組記憶加工指數高于F﹑G﹑H組，差異有統計學意義（P＜0.05）；F組記憶加工指數高于G﹑H組，差異有統計學意義（P＜0.05）；G組記憶加工指數高于H組，差異有統計學意義（P＜0.05）。隨著年齡增長，記憶加工指數呈先升高﹑后降低的“反U字形”趨勢，見圖1。2.2 不同特征人群記憶加工指數比較 a﹑b﹑e﹑f﹑i組記憶加工指數分別低于對照a﹑b﹑e﹑f﹑i組，c﹑d﹑g﹑h組記憶加工指數分別高于對照c﹑d﹑g﹑h組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

3 討論

“工作記憶”是指完成當前任務時大腦即刻信息處理能力﹑對相關信息短期加工及儲存能力，通過檢索和提取與長期記憶內容相匹配的知識并將其儲存在工作記憶內而使知識內容形成交匯關聯，從而使大腦得出符合邏輯的分析判斷，其具有內存功能﹑部分中央處理器功能及容量限制［13］。既往研究表明，工作記憶容量可能與智商有關，且提高工作記憶容量上限的難度較大［14］。大腦額葉皮質﹑頂葉皮質﹑前扣帶回和基底核是與工作記憶相關的重要區(qū)域［15］。神經系統影像學檢查表明，大腦進行復雜工作時額葉可能是進行分析處理的重要部位，其在長期和短期記憶間的轉換中發(fā)揮了重要作用［15-16］?！皟?yōu)先長期記憶”是工作記憶向長期記憶轉換過程中的中間狀態(tài)，即為“記憶前準備狀態(tài)”［3］。記憶加工指數是客觀定量測量“記憶前準備狀態(tài)”的有效指標，具有客觀﹑科學﹑定量﹑規(guī)范地測量大腦記憶加工能力﹑認知水平等作用。

圖1 不同年齡段健康人群記憶加工指數分布趨勢Figure 1 Distribution trend of memory processing index in healthy people with different age

表1 不同特征人群記憶加工指數比較〔M（QR）〕Table 1 Comparison of memory processing index in different population groups

HXD-I多功能組合式監(jiān)護儀主要監(jiān)測前額葉的腦電信號，采集受試者6 min內腦電數據，通過小波算法﹑譜算法﹑波形分析﹑混沌算法等分析實時腦狀態(tài)客觀定量元數據不同組合﹑不同腦電波導聯間的相互關系，并計算記憶加工指數，以反映大腦記憶加工能力，具有較好的解剖學基礎。目前，小波分析理論是最適合分析和計算腦電波的方法，其能較準確地反映大腦更多信息。

本研究結果顯示，隨著年齡增長，記憶加工指數呈先升高﹑后降低的“反U字形”趨勢，即兒童與老年人的記憶加工指數較低，而中青年的記憶加工指數較高，提示記憶加工指數能客觀反映人體生命周期中記憶能力的變化。

本研究結果顯示，f組記憶加工指數低于對照f組，c﹑d﹑h組記憶加工指數分別高于對照c﹑d﹑h組，提示腦病患兒記憶加工指數降低，小學學生﹑重點大學學生及小學參與推優(yōu)的學生記憶加工指數較高，究其原因可能為記憶加工指數與智力有關，智力作為人體認識﹑理解客觀事物并運用知識﹑經驗等解決問題的能力，除遺傳因素外，教育對智力的發(fā)展具有主導作用。本研究結果還顯示，a﹑b﹑e﹑i組記憶加工指數分別低于對照a﹑b﹑e﹑i組，g組記憶加工指數高于對照g組，提示老年癡呆﹑心臟病﹑昏迷﹑肝性腦病患者記憶加工指數降低，全身麻醉維持期患者記憶加工指數升高，究其原因為老年癡呆患者存在明顯的記憶障礙，其缺陷涉及記憶功能多個方面，造成記憶加工指數降低［17］；心臟病患者可能存在不同程度腦功能損傷［18］；昏迷患者大腦記憶加工能力喪失是記憶加工指數降低的原因；肝性腦病患者血氨增高導致腦內部分氨基酸減少或循環(huán)障礙，進而造成大腦記憶加工能力喪失；全身麻醉患者大腦在麻醉藥物作用下形成了倍增的記憶準備狀態(tài)，導致記憶加工指數升高［19］。

綜上所述，隨著年齡增長，記憶加工指數呈先升高﹑后降低的“反U字形”趨勢，符合人體生命周期中記憶能力的客觀變化規(guī)律，且不同特征人群記憶加工指數呈特異性變化。

本文無利益沖突。