原發(fā)失眠病人腦電波及腦電頻帶功率與事件相關(guān)電位P300的相關(guān)性

［摘要］目的探討原發(fā)失眠病人腦電波、腦電頻帶功率與事件相關(guān)電位P300的相關(guān)性，為評(píng)估原發(fā)失眠對(duì)大腦功能及認(rèn)知功能的影響提供客觀依據(jù)。方法選取原發(fā)性失眠病人31例為研究對(duì)象（失眠組），以正常成人31例為對(duì)照（正常組），分別進(jìn)行常規(guī)腦電監(jiān)測(cè)、事件相關(guān)電位P300（P3a及P3b）檢查，分析腦電波占比、腦電頻帶功率及P3a和P3b潛伏期、波幅等數(shù)據(jù)及其相關(guān)性。結(jié)果失眠組與正常組P3a和P3b潛伏期及波幅、腦電α波及β波占比、FTT-β頻帶功率、FTT-總頻帶功率差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-6.84～-1.99，Plt;0.05）。腦電β波占比及FTT-β頻帶功率與P3b潛伏期呈正相關(guān)（r=0.483、0.517，Plt;0.05）；腦電β波占比及FTT-β頻帶功率與P3b波幅呈負(fù)相關(guān)（r=-0.540、-0.691，Plt;0.01）。結(jié)論失眠病人腦電β波及FTT-β頻帶功率增加，事件相關(guān)電位P300改變，這可為評(píng)估失眠引起腦功能改變及認(rèn)知功能障礙提供客觀依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］入睡和睡眠障礙；腦電波；腦地形圖；事件相關(guān)電位，P300；認(rèn)知功能障礙

［中圖分類號(hào)］R741.044［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A［文章編號(hào)］2096-5532（2024）03-0422-03

doi：10.11712/jms.2096-5532.2024.60.107［開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）］

［網(wǎng)絡(luò)出版］https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20240730.1612.006;2024-07-3111：35：47

Correlation of brain wave and electroencephalography frequency power with event-related potential P300 in patients with primary insomnia" HAN Jie， SHAO Mingju， GAO Chengfei， ZHAO Lixia （Department of Neurology， The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266000， China）

［Abstract］ObjectiveTo investigate the correlation of brain wave and electroencephalography （EEG） band power with event-related potential P300 in patients with primary insomnia， and to provide an objective basis for evaluating the impact of primary insomnia on brain function and cognitive function. MethodsA total of 31 patients with primary insomnia were enrolled as subjects （insomnia group）， and 31 healthy adults were enrolled as control group. Routine EEG monitoring and event-related potential P300 （P3a and P3b） examination were performed for both groups to investigate the proportion of brain waves， EEG band po-wer， and the latency and amplitude of P3a and P3b， and a correlation analysis was performed. ResultsThere were significant differences between the insomnia group and the control group in the latency and amplitude of P3a and P3b， the proportion of EEG α wave and EEG β wave， FTT-β frequency power， and FTT-total frequency power （Z=-6.84 to -1.99，Plt;0.05）. The proportion of EEG β wave and FTT-β frequency power were positively correlated with P3b latency （r=0.483，0.517;Plt;0.05） and were negatively correlated with P3b amplitude （r=-0.540，-0.691;Plt;0.01）. ConclusionThere are increases in EEG β waves and FTT-β frequency power in patients with insomnia， along with the changes in event-related potential P300， which can provide an objective basis for evaluating the brain function alterations and cognitive impairment caused by insomnia.

［Key words］sleep initiation and maintenance disorders; brain waves; brain electrical activity mapping; event-related potentials， P300; cognitive dysfunction

原發(fā)性失眠是指排除器質(zhì)、心理、精神等因素，以睡眠進(jìn)入及維持困難、易醒等為表現(xiàn)的失眠。長(zhǎng)期失眠不僅會(huì)引起心腦血管、內(nèi)分泌等系統(tǒng)紊亂，還會(huì)導(dǎo)致焦慮、抑郁的發(fā)生，影響認(rèn)知、記憶、執(zhí)行等功能[1-2]。在臨床工作中失眠引起的腦功能及認(rèn)知功能改變主要依靠各種評(píng)分量表進(jìn)行評(píng)估，缺乏客觀數(shù)據(jù)支持。常規(guī)腦電圖（EEG）、腦地形圖（BEAM）可評(píng)價(jià)大腦皮質(zhì)高級(jí)信號(hào)活動(dòng)及興奮性[3]，其在失眠研究中的作用受到越來越多專家的認(rèn)可。事件相關(guān)電位（ERP）可用來客觀評(píng)估大腦認(rèn)知功能[4]，P300是目前應(yīng)用最廣的ERP成分，其潛伏期反映大腦接收處理信息所需時(shí)間，而波幅反映大腦喚醒狀態(tài)的波動(dòng)[5]。本文研究通過對(duì)正常成人及原發(fā)失眠病人進(jìn)行腦電波、腦電功率頻譜及ERP-P300的相關(guān)性分析，為評(píng)估失眠引起的腦功能及認(rèn)知功能障礙提供客觀依據(jù)?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2023年7月—2024年1月在我院神經(jīng)內(nèi)科門診就診的原發(fā)性失眠病人31例為研究對(duì)象（失眠組），其診斷均符合《國(guó)際睡眠障礙分類》原發(fā)性睡眠障礙的標(biāo)準(zhǔn)，病史≤3個(gè)月，匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）總分gt;7分。其中男14例，女17例；年齡20～67歲，平均（45.45±15.40）歲；受教育年限6～16年，平均（9.58±3.12）年。另選擇睡眠良好、自訴近2年內(nèi)無明顯失眠經(jīng)歷、身心健康的31例正常人作為對(duì)照組（正常組），其中男18例，女13例；年齡12～67歲，平均（38.68±15.23）歲；受教育年限6～16年，平均（11.13±3.41）年。兩組一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），具有可比性。兩組排除標(biāo)準(zhǔn)：①有心腦血管病、糖尿病、高血壓、高脂血癥、腫瘤等慢性病史者；②近期外傷手術(shù)者；③患癡呆、抑郁、智力低下等精神類疾患者；④妊娠及哺乳期婦女；⑤聽力障礙不能配合檢查者。本文研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，兩組參與者均簽署知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1常規(guī)EEG檢查采用美國(guó)尼高力32導(dǎo)腦電監(jiān)測(cè)儀，按照國(guó)際10-20系統(tǒng)放置盤裝銀電極，單級(jí)導(dǎo)聯(lián)法采集原始腦電信號(hào)，以雙耳電極（A1、A2）為參考，同時(shí)前額正中接地，采樣頻率為100 Hz，濾波帶寬設(shè)置為1～35 Hz。受試者清醒閉眼、放松、深呼吸3 min，重復(fù)記錄2次，采集20 min腦電波形，數(shù)據(jù)存盤后進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），對(duì)不同頻帶的腦電波信號(hào)進(jìn)行功率頻譜的分析整合。

1.2.2ERP-P300檢查采用MEB-2306C肌電誘發(fā)電位儀（日本光電），受試者安靜閉目放松狀態(tài)下取坐位，選頭皮額中點(diǎn)（Fz）、頂中點(diǎn)（Pz）放記錄電極，雙耳電極為參考，右手腕處接地線；采用Oddball聽覺模式，以低音（1 000 Hz，40 db）為標(biāo)準(zhǔn)刺激，高音（2 000 Hz，80 db）為靶刺激，靶刺激出現(xiàn)率為20%，病人默認(rèn)計(jì)數(shù)靶刺激，忽略低音刺激，兩種刺激隨機(jī)出現(xiàn)，每次持續(xù)1 min，間隔5 min重復(fù)記錄。頭皮表層可記錄到與靶刺激同步的皮質(zhì)認(rèn)知電位P3a（Fz）、P3b（Pz）。所有受試者檢查前72 h內(nèi)未服用鎮(zhèn)靜催眠及精神類藥物，檢查前24 h內(nèi)避免飲酒、咖啡、茶或攝入尼古丁，避免過度勞累、運(yùn)動(dòng)等影響睡眠的活動(dòng)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用Shapiro-Wilk方法進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，采用M（P25，P75）形式進(jìn)行描述，組間數(shù)據(jù)比較采用秩和檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析。以Plt;0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1兩組腦電波、腦電功率頻譜及ERP-P300比較

失眠組腦電β波占比、FTT-β頻帶功率、FTT-總頻帶功率較正常組增加，腦電α波占比、FTT-α頻帶功率較正常組減少；失眠組P3a及P3b潛伏期較正常組延長(zhǎng)，P3a及P3b波幅較正常組降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-6.84～-1.99，Plt;0.05）。見表1。

2.2失眠組腦電波、腦電功率頻譜與ERP-P300相關(guān)性

失眠組病人的腦電β波占比、FFT-β頻帶功率與P3a潛伏期、P3a波幅無相關(guān)性（Pgt;0.05）；腦電β波占比與P3b潛伏期呈正相關(guān)（r=0.483，Plt;0.05），與P3b波幅則呈負(fù)相關(guān)（r=-0.540，Plt;0.01）；FFT-β頻帶功率與P3b潛伏期呈正相關(guān)（r=0.517，Plt;0.05），與P3b波幅則呈負(fù)相關(guān)（r=-0.691，Plt;0.01）。正常組腦電波與P300各數(shù)據(jù)均無明顯相關(guān)性（Pgt;0.05）。

3討論

近年來EEG被廣泛應(yīng)用于失眠診療中，董孟君等[6]研究發(fā)現(xiàn)失眠病人EEG常有陽(yáng)性表現(xiàn)。β節(jié)律腦電波被很多研究證實(shí)是評(píng)價(jià)皮質(zhì)覺醒的重要指標(biāo)[7-8]。大腦皮質(zhì)處于覺醒狀態(tài)時(shí)，額葉需要消耗β快波能量來維持認(rèn)知功能，而額葉β頻帶功率的消耗擾亂了正常清醒、睡眠、覺醒狀態(tài)的平衡，使大腦皮質(zhì)一直處于過度活躍、失抑制狀態(tài)，從而引起認(rèn)知功能障礙[9]。本研究失眠組病人腦電波總體快波節(jié)律增加，后頭部頂枕區(qū)β波占比及FFT-β頻帶功率增加，而額葉區(qū)較正常組減少。本文結(jié)果與上述相關(guān)研究結(jié)果相一致。

多項(xiàng)臨床研究證實(shí)，失眠會(huì)引起認(rèn)知功能改變[10-11]，ERP-P300是評(píng)價(jià)認(rèn)知功能的客觀指標(biāo)。ASEEM等[12]研究顯示，對(duì)志愿者進(jìn)行睡眠剝奪，志愿者當(dāng)晚即出現(xiàn)P300潛伏期延長(zhǎng)及波幅降低的改變。KUSZTOR等[13]研究發(fā)現(xiàn)，慢性失眠病人存在認(rèn)知功能受損，其P300潛伏期延長(zhǎng)及波幅降低，與主觀睡眠障礙評(píng)分量表評(píng)分呈正相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，失眠組較正常組P3a及P3b潛伏期均延長(zhǎng)、波幅均下降，且波幅下降明顯，與上述研究結(jié)果相似，提示失眠組出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，病人的信息處理分析能力受影響。

本研究對(duì)失眠組病人腦電波、腦電頻譜功率、ERP-P300等多組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，腦電β波占比、FFT-β頻帶頻率與P3b潛伏期呈正相關(guān)，與波幅呈負(fù)相關(guān)，提示失眠組β節(jié)律增多，P3b潛伏期延長(zhǎng)，波幅明顯降低，說明本研究中失眠病人大腦皮質(zhì)興奮及失抑制狀態(tài)下，認(rèn)知功能會(huì)受損，影響大腦對(duì)信息處理的反應(yīng)速度及處理分析能力；失眠組腦電β節(jié)律增加主要出現(xiàn)在后頭部頂枕區(qū)（P、O區(qū)），額區(qū)（F區(qū)）不明顯，而P3a、P3b分別是在皮質(zhì)Fz點(diǎn)和Pz點(diǎn)收集到的ERP波形，從β波及P3b在大腦皮質(zhì)出現(xiàn)的分布區(qū)看是相符合的，這是腦電β波占比、FFT-β頻帶頻率與P3a潛伏期及波幅無明顯相關(guān)性的原因。

綜上所述，原發(fā)性失眠病人早期便會(huì)出現(xiàn)大腦功能改變（β波占比、FTT-β頻帶功率增加）、認(rèn)知功能受損（ERP-P300潛伏期延長(zhǎng)，波幅下降）等改變。因此，對(duì)于失眠要早診斷、早干預(yù)，防止失眠引起的其他功能損害。常規(guī)EEG檢查、ERP-P300均具有靈敏度高、無創(chuàng)易重復(fù)、可定性診斷等優(yōu)點(diǎn)，在失眠診斷中具有很好的應(yīng)用價(jià)值；但EEG、ERP-P300也存在特異度不高、定位診斷不足等缺點(diǎn)。下一步會(huì)增加樣本數(shù)量和分類，結(jié)合靜息態(tài)功能磁共振[14]、顱腦超聲等檢查對(duì)慢性失眠、存在焦慮抑郁等并發(fā)癥的失眠進(jìn)行研究，以期為不同類型失眠的評(píng)估提供更多客觀數(shù)據(jù)，也為進(jìn)一步闡明失眠引起認(rèn)知功能改變的機(jī)制提供幫助。

［參考文獻(xiàn)］

[1]靳明艷，張馳，常翼，等. 基于同步性靜息態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)的原發(fā)性失眠診斷[J]. 數(shù)據(jù)采集與處理， 2023，38（4）：802-814.

[2]COVASSIN N， SINGH P. Sleep duration and cardiovascular disease risk： epidemiologic and experimental evidence[J]." Sleep Medicine Clinics， 2016， 11（1）：81-89.

[3]彭偉鋒，丁晶，王新華，等. 臨床腦電圖操作規(guī)范的上海專家共識(shí)[J]. 上海醫(yī)學(xué)， 2021，44（3）：141-147.

[4]孟凡超，高男，郭星豪，等. 慢性失眠患者事件相關(guān)電位P300與認(rèn)知功能研究[J]. 中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志， 2023，40（10）：932-935.

[5]丁晶，王繼軍，鄧鈺蕾，等. 事件相關(guān)電位的臨床應(yīng)用與操作規(guī)范上海專家共識(shí)[J]. 上海醫(yī)學(xué)， 2023，46（2）：65-73.

[6]董孟君，陳瑩.中年男性失眠癥患者述情障礙的臨床特征[J]. 神經(jīng)損傷與功能重建， 2019，14（3）：151-152，162.

[7]FERNANDEZ-MENDOZA J， LI Y， VGONTZAS A N， et al. Insomnia is associated with cortical hyperarousal as early as adolescence[J]." Sleep， 2016，39（5）：1029-1036.

[8]PERRIER J， CLOCHON P， BERTRAN F， et al. Specific EEG sleep pattern in the prefrontal cortex in primary insomnia[J]." PLoS One， 2015， 10（1）：e0116864.

[9]張曉. 條件負(fù)變和腦電圖功率頻譜在失眠癥患者認(rèn)知功能障礙方面的研究[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)， 2020.

[10]王蘋莉，潘才鈺，王永盛，等. 慢性失眠患者睡眠結(jié)構(gòu)與記憶受損特點(diǎn)的研究[J]. 新醫(yī)學(xué)， 2019，50（9）：704-707.

[11]萬亞會(huì).慢性失眠共病OSAHS患者睡眠結(jié)構(gòu)與認(rèn)知功能的相關(guān)性研究[C]//中國(guó)睡眠研究會(huì)第十四屆全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編.成都， 2022：241.

[12]ASEEM A， HUSSAIN M E. Sleep quality and its effect on event related potential P300 in adolescents with and without sleep disturbances[J]." International Journal of Adolescent Medicine and Health， 2022，34（1）. DOI：10.1515/ijamh-2019-0097.

[13]KUSZTOR A， RAUD L， JUEL B E， et al. Sleep deprivation differentially affects subcomponents of cognitive control[J]." Sleep， 2019，42（4）：zsz016.

[14]吳菁，馮慧婕，趙亞雄，等. 原發(fā)性失眠靜息態(tài)功能磁共振成像腦功能連接分析方法的研究進(jìn)展[J]. 山東醫(yī)藥， 2024，64（7）：88-92.

（本文編輯黃建鄉(xiāng)）