额叶、颞叶肿瘤事件相关电位P3的研究

乐雅养生网导读：事件相关电位P3是反映大脑高级认知过程的内源性成分,被称为认知电位,它不受刺激的物理特性的影响,可以将认知心理过程通过电信号表达出来。……

事件相关电位P3是反映大脑高级认知过程的内源性成分,被称为认知电位,它不受刺激的物理特性的影响,可以将认知心理过程通过电信号表达出来[1,2]。近30 年来,作为评定各种疾病(尤其脑病)认知功能障碍的指标,在临床和基础方面, 得到了广泛的研究。目前在P3研究中对于P3的脑内发生源尚存争议,我们欲通过研究额叶、颞叶占位患者P3的变化,对P3的发生源做一初步探讨。在P3测量方面, 我们同时观察了P3的潜伏期、波幅及P3面积,并采用多导记录的方式,观察了P3地形图的变化, 从多个侧面对P3进行了研究,并且对各参数的可靠性及意义作了初步探讨。现将结果报告如下。

1资 料 和 方 法

1.1一般资料

选取额叶、颞叶肿瘤占位患者各15例,年龄18～60岁,无意识障碍, 无失语或明显的视觉障碍。伴有偏瘫者,要求肌力在IV级以上。无高血压、糖尿病等疾病,行P3检查前,未服用任何药物(表1)。选取正常健康对照15例,年龄、性别及文化程度与患者组相匹配(P>0.05)。

表1额叶、颞叶肿瘤占位患者的一般资料

组别

例数

性别

(男/女)

年龄

(岁)

文化程度

(初等/中等/高等.人)

肿瘤性质

(例)

肿瘤大小

(cm2)

位置

(左侧/右侧.例)

病程

额叶

15

9/16

26～59

平均39.5

6/5/4

胶质瘤15

9～149

8/7

1月～14年

颞叶

15

11/4

19～59

平均41.1

4/7/4

胶质瘤10

脑膜瘤 3

囊肿 2

15～172

7/8

1月～8年

1.2方法

使用国防科工委514医院和507所联合研制开发的事件相关电位测试系统进行P3测试,采用视觉分辨刺激序列,靶刺激、非靶刺激、新奇刺激出现概率分别为15%、70%和15%,图像呈现时间为300 ms,间隔时间2 s。采用多导记录方式,按国标10～20系统安放电极,记录F3、Fz、F4、C3、Cz、C4、P3、Pz、P4、O1、O2、T3、T4、T5、T6等15导脑电信号及左侧眼动电位(EOG)。以FPz点接地,双耳垂连线作参考。头皮电阻小于5 kΩ。系统滤波范围为0.5～30 Hz,靶刺激共叠加50 次, 采样速度为200 Hz, 分析时间共1 300 ms包括刺激发生前分析时间100 ms。受试者首先接受练习, 掌握测试方法后进行正式检查。每例重复测试2次,以按键的方式对靶刺激进行反应, 按键错误次数大于5次(>10%)者资料作废,取2次Cz导的P3平均值进行分析处理。P3 峰潜伏期测量从刺激开始到P3峰最高点之间的时间。当P3出现双峰时,取波峰最高处的值为P3的潜伏期, 当两个波峰等高时,取P3 波上升支和下降支二者延长线的交点作为测量潜伏期的标志点。P3波幅测量由基线到峰点的垂直距离,若P3分裂为双峰, 以最高点的值作为P3波幅值。P3面积的计算方法是:

P3地形图可反映P3产生到终止的时间历程,最大的分布部位,脑区激活范围。全部数据均采用SPSS统计软件进行统计处理。各项以正常对照组的均值加减两倍的标准差(s)为正常值范围。

2结果

2.1事件相关电位P3的变化

额叶、颞叶占位P3潜伏期较对照组潜伏期延长,但仅颞叶占位P3潜伏期较对照组差异有显著性(P<0.05)。额叶、颞叶分别有4例、6例P3潜伏期异常,P3 潜伏期的异常率为26.67%和40%。两组P3波幅较对照组减低,面积较对照组减小,但与对照组比差异均无显著性。P3波幅的异常率为6.1%和13.3%,额叶、颞叶组中无1例P3面积异常。额叶、颞叶组P3潜伏期、波幅和面积在不同年龄、文化程度、病程、肿瘤大小及良恶性肿瘤患者之间差异无显著性(表2)。

表2额叶、颞叶占位患者靶刺激P3与对照组比较( ±s)

组别

例数

P3

潜伏期(ms)

波辐(μV)

面积

额叶组

15

424.33±73.31

14.38±6.67

371.92±186.31

颞叶组

15

425.33±54.36*

12.09±7.49

351.97±154.22

对照组

15

383.33±26.90

17.29±6.05

425.83±168.22

注:经t检验,与对照组比较*P＜0.05

2.2P3地形图的变化

从正常对照组P3地形图中可以看出,P3持续的时间历程为370～415 ms,在400 ms左右有高波幅,主要分布于中央顶区偏右侧,在P3的时间过程中,额区、颞区、中央顶区激活明显(图1,4)。额叶组地形图与对照组比较,表现为顶区P3波幅降低,P3潜伏期略延长,额区及顶中央区激活范围较对照组略减小(图2,5)。颞叶地形图除表现为P3波幅降低,潜伏期延长外,主要表现为脑区激活范围减小,其中额区、颞区(尤其左颞) 激活不明显,中央顶区激活范围缩小(图3,6)。

图1正常对照组P3图形

图2额叶组与正常组P3图形

图3颞叶组与正常组P3图形

a 区段示P3活动及能量变化b 区段示P3峰值能量图4正常对照组P3地形图

a 区段示P3活动及能量变化b 区段示P3峰值能量图5额叶肿瘤占位组P3地形图

图6颞叶肿瘤占位组P3地形图

3讨论3.1P3发生源的探讨

P3成分到底是由哪一脑区产生的?人们用多种方式对P3的发生源进行了研究。通过脑内植入电极的方式,记录脑内P3样波,分析其与头皮记录的P3波的关系; 根据头皮记录的P3波的分布特点来推测P3的发生源;用脑磁图(MEG)记录内源性成份的磁场分布;观察不同脑区受损后,头皮记录P3的变化特点;动物实验研究。不同侧面的研究, 虽然为探讨P3的发生源提供了大量的信息,但目前P3发生源尚无定论,仍是事件相关电位研究中的一个关键问题。目前对于P3发生源主要有以下三种观点:①P3的发生源在间脑;②在海马及颞叶中部;③在大脑皮层。

研究不同脑区受损伤后头皮记录P3的变化特点,是探讨P3发生源的一个重要方法,本文从这一方面出发,着重研究了额叶、颞叶肿瘤占位患者的P3变化特点。实验结果显示,额叶损伤患者,P3潜伏期和波幅与对照组比较,无统计学差异,地形图仅表现为中央区激活范围略缩小,与对照组的差异不明显。可见额叶损伤, 没有明显改变靶刺激P3的各项参数,这与Knight的研究结果相一致[3]。在注意分辨任务中,额区与注意力的集中有关,这点通过正电子发射断层扫描(PET)被证实[4]。新奇刺激P3a 产生于非预期的、新奇的、意外的刺激,而其在额区最明显,说明额区在感觉分辨任务中负责集中注意力,这与额区损伤后P3a受损相一致[5]。由此可见, 额叶损伤不影响靶刺激P3(即P3b)成分,因此,推测额区不是头皮记录P3的主要发生源。

颞叶占位,P3潜伏期明显延长(P<0.05),P3波幅降低(P>0.05), 地形图显示颞叶组皮层P3在顶、中央区激活范围明显缩小,前额区无明显的激活。因为P3潜伏期可能反映了处理器激活的时间,而地形图可以反映脑区处理器激活的数量和程度及P3 与各脑叶的关系[6],由此可见,颞叶损伤患者其头皮P3 处理器激活的程度和时间均受影响。最近的研究认为,头皮P3主要由顶叶及颞-顶联合区决定[7,8],以上P3的变化可能是颞叶占位影响了颞-顶联合区的功能或使其纤维联系发生障碍。P3 并非是脑内某一特定的结构决定的,而是多起源的,P3可能代表着与认知功能有关、分布广泛而又功能上紧密联系的大脑皮层的同步系列活动。目前尚不能肯定颞叶占位到底影响了P3发生的哪 一个环节,但是通过本实验的研究结果,可以提出颞叶皮层对于P3 的发生有重要贡献。

3.2P3各测量参数的比较

3.2.1P3潜伏期

P3潜伏期是反映大脑认知功能变化的重要指标,研究认为P3 潜伏期反映了对刺激进行判断、记忆提取、比较和识别的过程,与刺激评估有关[9],P3潜伏期的延长,反映了各种脑病所致的认知功能的障碍。从本实验的结果中可以看出,三组中P3潜伏期的标准差小,变异范围较小,潜伏期比较稳定。因各家采用的实验方法不同,P3潜伏期对于认知障碍的检出率在13%～80%之间[10],本文中额叶、颞叶组P3潜伏期的异常率分别为26.67%和40%,是较可靠的评价指标。

3.2.2P3波幅

P3波幅可能代表着用来处理刺激和任务信息的贮存记忆的激活[6],波幅的降低, 可能反映了大脑P3处理器激活程度的降低,输入信息的减少。Johson( 1986) 提出的P3波幅的三元公式(the triarchic model)[11],发现P3波幅受心理因素等的影响大,故变异范围较大。本实验中,额、颞两组P3波幅皆比对照组降低,以颞叶占位明显,但与对照组的差异均无显著性(P>0.05)。与对照组相比,额叶仅有1例P3波幅异常(1/15),颞叶有2例(2/15)。从本实验的结果及其它作者的研究来看,目前尚不能把P3波幅作为反映认知功能障碍的肯定性评价指标。

3.2.3P3面积

本实验中测量了P3曲线下的面积,在额叶、颞叶组P3面积虽比对照组减小,但差异无显著性。由结果可以看出P3面积的标准差较大,变异范围大,在额叶、颞叶两组中无1例P3面积异常。因此其应用价值和意义尚有待进一步研究证明。

3.2.4P3的地形图

观察P3的地形图,可以分析如下项目[12]:①P3的最主要头皮分布区域及P3波的幅度变化;②在P3的时间历程内,不同脑区的激活情况;③P3潜伏期的大致范围。本文分析了正常对照组、额叶、颞叶占位组的P3地形图变化,从结果可以看出,地形图除了能显示P3潜伏期及波幅的变化之外,可以形象地显示出在P3 发生到终止的时间历程内,各脑区的激活情况,而这一点是其它测量参数所无法做到的。颞叶占位的地形图显示有明显的额区、左侧颞区、中央顶区电活动的不足,脑功能的降低。

因此,P3潜伏期及地形图的变化,可以为研究大脑的认知功能提供重要的信息, 较好地反应脑内处理器激活的时间和程度,其中P3地形图更能形象地反映P3 与各脑叶之间的关系,是研究P3的可靠的测量指标。而P3波幅、面积受心理因素等影响较大,变异范围大,尚需进一步研究如何控制各影响因素,以便获得可靠的结果。