事件相关电位在儿童焦虑障碍的神经心理研究中的应用

王 新张劲松

事件相关电位在儿童焦虑障碍的神经心理研究中的应用

王 新1张劲松2

儿童焦虑障碍是儿童青少年常见心理问题之一，中国精神障碍分类与诊断标准第3版和国际疾病分类第10版将儿童少年期的焦虑障碍归于“特发于童年的情绪障碍”分类中，包括童年离别焦虑障碍、童年恐怖性焦虑障碍、童年社交性焦虑障碍和儿童广泛焦虑症。其主要临床特征表现为不愉快、易激动、害怕或者表现为躯体功能失调。目前对焦虑障碍外在因素方面研究较多，而较少研究内在因素，且大多数研究对象集中于成人，针对儿童的研究则少。儿童焦虑障碍的表现既有与成人类似之处，也有差异，用来自成人的研究解释儿童焦虑可能导致错误的推断。对儿童焦虑障碍内在成因的研究有助于我们更好理解焦虑的早期发生、发展。本文就儿童焦虑障碍的认知神经心理特点以及在儿童焦虑障碍研究中事件相关电位（event-related potential，ERP）的运用进行综述。

1 焦虑障碍的认知神经理论

过去几十年，关于认知因素在精神疾病及心理问题中的作用的研究越来越多，研究者大多认为焦虑障碍的产生与认知加工过程偏差有关，并因此提出了各种理论假设，其中较多的认知心理实验结果支持认知偏向理论及行为抑制理论。

1.1 认知偏向理论

Mathews［1］从一般信息加工角度出发，深入研究焦虑的认知因素，提出焦虑的认知偏向模型，他提出焦虑者存在以下3种认知功能失调：①焦虑者自动探测及选择性获得环境中威胁性信息的能力加强；②焦虑者过度选择威胁性刺激的解释；③从长期记忆中获得威胁及焦虑相关的认知成分的能力加强。Beck［2］也有类似观点，他提出焦虑者的特征性反应模式，在这种模式中，焦虑者呈现以下认知偏向：①在信息编码阶段，高度关注威胁信号，忽略环境中的其他信号；②在信息解释阶段，夸大威胁的程度；③在记忆阶段，过度概括环境信号。

在认知偏向理论的心理学研究中，Mathews［3］将经典Stroop任务中的颜色词以及非颜色词替换成情绪威胁词和中性词，并用红、黄、蓝、绿4种颜色书写，让被试命名词的颜色，称之为情绪Stroop任务。由于情绪Stroop任务可同时研究认知以及情绪，因而在焦虑的认知心理学研究运用较多。

行为学研究发现焦虑障碍患者在命名情绪威胁词的时候反应时间相对中性词延长，而对照组没有这种变化。此结果提示，焦虑患者对于威胁性刺激呈选择性注意的偏向，威胁性应激干扰焦虑患者，导致颜色辨别任务的反应时间延长［3］。为与儿童认知能力水平相符合，研究者通过声音或图片呈现情绪Stroop任务中的情绪词汇，对儿童焦虑谱系障碍患者（如创伤后应激障碍、社交恐怖症、蜘蛛恐怖症和惊恐障碍等）进行了一系列研究，发现焦虑障碍的各种亚型均存在明显情绪Stroop干扰效应，说明儿童期就有Stroop干扰效应，提示儿童焦虑与成人焦虑在信息加工过程中可能有类似的认知机制，这类机制在儿童早期即出现［4］。而且这种干扰效应主要表现为对其特定疾病相关的词命名延长。如蜘蛛恐怖症患者对“爬行”或“毛茸茸”这类词反应时间延长，而对“眩晕”或“出汗”并无反应时间延长，而惊恐障碍患者正好相反［5］。

1.2 行为抑制理论

在焦虑的认知理论中，另一假设是由Gray提出的认知模型，他主张机体存在行为抑制系统（BIS）以及行为激活系统（BAS）系统，BAS涉及对奖赏行为的反应，由多巴胺调控，BIS涉及对危险进行防御，由杏仁核以及海马调控。行为抑制系统与行为激活系统相互拮抗。Gray认为焦虑是由于患者的行为抑制系统过度激活造成的［6］。

在研究行为抑制理论方面，较常用的实验范式有Go/ Nogo任务和Eriksen Flanker刺激模式。Go/Nogo任务通常包括2种刺激，呈现任务为Go刺激时，个体需要做出反应操作，而当呈现任务为Nogo刺激时，个体需要抑制已经激活的行为准备状态，不作反应，即对优势反应进行抑制，阻止优势反应向行为执行转化。Go/Nogo任务主要反映了被试的反应抑制功能。

Posterlaan［7］通过研究发现，只有在要求高度抑制功能情况下，焦虑个体才会与健康个体产生差异，在简单任务中，两者无明显差异。于是有学者在传统的Go/Nogo任务中，结合情绪刺激，如情绪图片等，研究在情绪调控时焦虑个体是否存在行为抑制增强。Ladouceur［8］运用情绪Go/Nogo任务对儿童焦虑障碍患者进行行为学检测发现焦虑障碍组中性图片的Go反应时间延长。

2 儿童焦虑障碍认知神经特点的ERP研究

传统的行为学实验只能反映反应时间和正误率，无法精确反映大脑在整个认知活动过程中的变化，随着脑神经科学研究技术的发展，运用更多的是事件相关电位（ERP）。所谓事件相关电位是指外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，当给予刺激或撤销刺激时，脑区电位的变化［9］。ERP是一种特殊的诱发电位，一般要求被试参与实验，启动被试认知过程。因为ERP与认知过程有密切关系，故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。与传统的心理学研究方法如行为观察、问卷、量表等不同，ERP技术为研究大脑认知活动过程提供新的方法和途径。其优势在于：①ERP时间分辨率很高，可以达到毫秒级；②ERP客观且简便可行，可同时记录波幅以及潜伏期，波幅反映大脑兴奋性的高低，而潜伏期反映神经活动与加工过程的速度和评价时间；③ERP是无损伤性，尤其适合对儿童的研究。

2.1 对焦虑者认知偏向的ERP研究

大多数研究行为学实验表明，进行情绪Stroop测试时，健康个体对威胁词与非威胁词的反应时间没有差别。但一系列ERP实验均发现：相对于中性刺激，负性刺激引起健康个体ERP波幅增大。如运用线索任务对健康个体的ERP检测，负性刺激引起的P200及P340波幅增大［10］，而另一项运用情绪Pddball任务让健康被试辨别正性、负性及中性图片的实验发现负性刺激比正性刺激诱发的晚期正成分（LPP）波幅增大［11］。这说明相较行为学手段，脑电生理检测对注意及情绪更敏感，健康个体同样存在注意偏向，负性刺激能够吸引更多的注意资源，引起波幅增大。Perez-Edgar等［12］运用情绪Stroop范式对健康儿童检测，发现相比正性词，在出现情绪负性词时，N1和N2的波幅减小，提示这种注意偏向源于童年期。

基于Mathews的注意偏向理论，焦虑个体较健康被试的注意偏向应该更为明显，对大学生进行ERP检测，发现高焦虑被试对愤怒面孔的P2，P3波幅较低焦虑被试增高，提示高焦虑个体比低焦虑个体对威胁性刺激投入更多的注意资源［13］，支持注意偏向理论假设。而对临床出现明显焦虑症状的创伤后应激障碍患者进行情绪Stroop测验却发现在无论是威胁词或非威胁词，与健康被试相比，创伤后应激障碍患者均表现出了P3的波幅减小及潜伏期延长，这似乎与注意偏向理论假设有所不符，但由于研究者并未对除P3成分外的其他成分进行分析［14］，特别是早期与前注意相关的成分，因此还有待将来进一步研究。以儿童焦虑患者为被试，运用情绪Stroop进行ERP研究还未见报道，其与成人焦虑机制的异同有待进一步研究。

2.2 对焦虑者行为抑制功能的ERP研究

目前研究认为Nogo-N2、Nogo-P3与错误相关负电位（error-related negativity，ERN）这3个事件相关电位成分与行为抑制以及反应监测密切相关［15］。

Fallgatter等［16］利用有提示的持续操作的视觉Go/Nogo实验范式进行系列研究，结果发现与Go刺激比，Nogo刺激产生额区N2的幅度更大、中央-额区分布更广，P3潜伏期更长，认为Nogo任务所诱发的N2与P3成分是与反应抑制过程相关的主要成分。在成人，通过溯源分析发现，N2起源于前扣带回（ACC）及前额皮质（PFC），在儿童，N2也被证实与执行功能相关。

Janet［17］用Go/Nogo任务对23名越战老兵进行ERP检测，发现创伤后应激障碍（PTSD）组Nogo-P3潜伏期较对照延长，并且PTSD对无关刺激前额P3幅度波幅增大，支持PTSD患者的反应抑制加强。Baving［18］运用Go/Nogo范式对焦虑儿童进行ERP检测，与正常对照相比，未发现焦虑儿童N2和P3异常，由于此实验对照组和焦虑组的正确率均较高，是否由于任务过于简单造成了阴性的实验结果有待进一步研究。另一项对4～6岁健康儿童进行情绪Go/Nogo测试发现，在看到愤怒面孔时，N2波幅增大，尤其在Go刺激时，提示当儿童进行负性情绪调控时反应抑制增强。目前尚未见而对儿童焦虑患者运用情绪Go/Nogo任务进行ERP研究，当面对威胁性刺激，焦虑儿童既需要对Go/Nogo任务进行反应抑制，又需要对威胁性刺激进行反应抑制，此时焦虑儿童是否会表现出行为抑制增强，值得进一步探讨。

ERN是反映大脑检查错误或监控行为过程的时间相关电位成分，是研究行为抑制的最新指标。在成人研究中，焦虑症、强迫症患者的ERN波幅均增大［19］。而Ladouceur［20］对12名8～14岁儿童与匹配的对照进行ERP测试，运用Eriksen Flanker模式发现，焦虑障碍儿童前扣带回（ACC）区域的ERN波幅增大，提示患者在疾病早期就存在ACC环路发育模式的改变。

3 研究中的问题与展望

综上所述，焦虑与注意偏向及行为抑制密切相关，随着ERP等技术的发展，能够对其内在机制进行更深入研究，部分观点得到了验证。ERP时间分辨率极高，能够检测和分析被试执行任务的整个时间过程，是认知神经科学领域研究焦虑的好方法。但目前研究仍存在以下问题：

（1）总体而言，情绪Stroop和Go/Nogo范式能够反映被试的注意偏向及抑制控制能力，比较适合焦虑障碍的研究。但由于儿童期正处于发展阶段，不同年龄有不同认知能力水平。在运用这些范式时，刺激内容必须考虑到不同年龄阶段儿童中枢神经发育特点及心理发育特点，刺激内容要与该年龄阶段认知能力相符合。比如，对学龄前儿童，不适合运用以字、词为刺激的任务范式，而图片、声音等直观刺激就较为合适。

（2）目前儿童焦虑障碍ERP研究大多是横断面，缺乏随访，无法明确这种改变是源于素质性因素造成的改变，还是源于焦虑状态造成的暂时性改变。在将来研究中可以随访了解儿童焦虑障碍患者在发病期及缓解期的ERP变化，进一步研究焦虑的内在神经机制。

（3）目前ERP研究中，以儿童焦虑障碍为被试的研究比较少，且大多数研究的样本量比较小，缺乏大样本研究。

（4）认知偏向理论和行为抑制理论反映的只是焦虑认知成因中的某个部分，它们在焦虑形成中是共同起作用的。在将来如何将两者整合，建立更系统的焦虑认知模型，还有待进一步研究。

（5）由于儿童的表达能力限制，儿童期的焦虑障碍有时并不容易与抑郁障碍、儿童期的多动症进行鉴别，对这些疾病运用同一范式进行ERP测试，从神经机制上发现异同，有助于临床鉴别。

1 Mathews A，Mackintosh B.A cognitive model of selective processing in anxiety.Cognitive Therapy Res，1998，22（6）：539-560.

2 Beck AT，Clark DA.An information processing model of anxiety：automatic and strategic processes.Behav Res Therapy，1997，35（1）：49-58.

3 Mathews A，MacLeod C.Selective processing of threat cues in anxiety states.Behav Res Therapy，1985，23（5）：563-569.

4 Harvey AG，Bryant RA，Rapee RM.Preconscious processing of threat in posttraumatic stress disorder.Cognitive Therapy Res，1996，20（6）：613-623.

5 Kindt M，Bierman D，Brosschot JF.Cognitive bias in spider fear and control children：assessment of emotional interference by a card format and a single-trial format of the Stroop task.J Experiment Child Psychol，1997，66（2）：163-179.

6 Gray JA，McNaughton N.The neuropsychology of anxiety：an enquiry in to the functions of the septo-hippocampal system.2nd ed.Pxford：Pxford University Press，2000.

7 Posterlaan J，Logan GD，Sergeant JA.Response inhibition in ADHD，CD，comorbid ADHD+CD，anxious，and control children：a metaanalysis of studies with the stop task.J Child Psychol Psychiat，1998，39：411-425.

8 Ladouceur C，Dahl R，Douglas E，et al，Processing emotional facial expressions influences performance on a Go/NoGo task in pediatric anxiety and depression.J Child Psychol Psychiat，2006，47（11）：1107-1115.

9 赵仑.ERP实验教程.天津：天津社会科学院出版社，2004：23.

10 Carretie L，Mercado F，Tapia M，et al.Emotion，attention，and the "negativity bias"，studied through event-related potentials.International J Psychophysiol，2001，41（1）：75-85.

11 Ito TA，Larsen JT，Smith NK，et al，Negative information weighs more heavily on the brain：the negativity bias in evaluative categorizations.J Person Soc Psychol，1998，75（4）：887-900.

12 Perez-Edgar K，Fox NA.Individual differences in childrenˊs performance during an emotional Stroop task：a behavioral and electrophysiological study.Brain Cognition，2003，52（1）：33-51.

13 Thomas SJ，Stuart J，Gonsalvez CJ.Event-related potentials during an emotional Stroop task.International J Psychophysiol，2007，63（3）：221-231.

14 Metzger LJ，Prr SP，Lasko NB，et al.Seeking the source of emotional Stroop interference effects in PTSD：a study of P3s to traumatic words.Integrat Physiolog Behav Science，1997，32（1）：43-51.

15 Falkenstein M，Hoormann J，Hohnsbein J.ERP components in Go/ Nogo tasks and their relation to inhibition.Acta Psycholog，1999，101（2-3）：267-291.

16 Fallgatter AJ，Bartsch AJ，Herrmann MJ.Electrophysiological measurements of anterior cingulate function.J Neural Transm，2002，109（56）：977-988.

17 Shucard JL，McCabe DC，Szymanski H.An event-related potential study of attention deficits in posttraumatic stress disorder during auditory and visual Go/NoGo continuous performance tasks.Biol Psychol，2008，79（2）：223-233.

18 Baving L，Rell T，Laucht M，et al.Attentional enhancement to No-Go stimuli in anxious children.J Neural Transm，2004，111（7）：985-999.

19 Hajcak G，McDonald N，Simons RF.Anxiety and error-related brain activity.Biol Psychol，2003，64（1-2）：77-90.

20 Ladouceur C，Dahl R，Birmaher B，et al.Increased error-related negativity（ERN）in childhood anxiety disorders：ERP and source localization.J Child Psychol Psyc，2006，47（10）：1073-1082.

2009-03-20）

（本文编辑：张红霞）

精神病学讲座书讯

1.上海交通大学医学院附属精神卫生中心 200030；2.上海交通大学医学院附属新华医院 200092。通信作者：张劲松，电子信箱zhangjsk@online.sh.cn

喻东山主讲的“抗抑郁药的作用原理和选择”DVD，将于2010年2月份由江苏音像出版社出版，共3张，6 h课程，分为11节课。涉及选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）、文拉法辛、三环类抗抑郁药和米氮平的神经递质作用机制。邮购价90元。汇款请寄：210029南京市广州路264号南京医科大学脑科医院喻东山收。另有售：喻东山主讲的《抗精神病药的选择和联用》DVD 1张25元，《喻东山精神药理深度解析——神经递质的临床效应》DVD 3张105元，喻东山主编的《精神疾病临床治疗手册》（2009年版）30元，《精神科合理用药手册》（2005版）23元。