健康受试者 5种情绪图片识别的事件相关脑电位 P300实验研究

陈兴时, 张明岛, 刘 群, 谢 斌, 肖泽萍, 楼翡璎, 韩慧琴, 梁建华, 陈 冲

(1上海交通大学医学院附属精神卫生中心神经生理室,上海 200030;2上海市民政第三精神卫生中心,上海 200436)

目前,事件相关电位(event related potentials,ERP)中的视觉 P300在精神科受到了注重[1,2]。既往报道的 ERP的 P300成分以听觉刺激居多[3-5],视觉P300报道罕见。我们于 2009年11月～2010年8月间进行了视觉 P300的研究。在实验中,我们设计了 5种情绪图片,探讨在该模式下产生的视觉 P300的特点,以便为下一步司法鉴定及精神科临床应用提供基础。

1 对象和方法

1.1 对象 2009年11月～2010年8月间,选择 42例健康受试者,均为上海交通大学医学院附属精神卫生中心的职工、上海交通大学医学院师生或附近社区居民。入组标准:①体检正常,未发现躯体疾病;②血常规、生化常规和胸片均无异常;③对受试者作精神检查,确认以往从未发生过各类精神障碍,目前精神状况良好;④否认二系三代亲属中有精神疾病史;⑤均为右利者,视力和听力正常;⑥文化程度大专以上。42例患者中,男 22例、女 20例;年龄21～45岁,平均(27.8±4.5)岁;受教育年限 12～21年,平均(16.5±2.1)年。

1.2 方法

1.2.1 刺激模式 本作业由 5种情绪图片构成,即体现悲伤、兴奋、惊讶、生气和厌恶的图片(附图略)。每次选一种情绪的图片。由 100张图片组成刺激,其中 20张为情绪图片(靶刺激),80张为非情绪图片(非靶刺激)。每次完成后休息 5 min,然后再做另一次情绪图片。

1.2.2 刺激呈现 参照杨文俊实验[4,6]。受试者双眼与刺激情绪图片平行,距屏幕约 1 m的距离。

1.2.3 实验程序 让受试者坐在舒适的椅子上,实验开始前以口头方式向受试者说明本实验的性质及要求。指导语为“在你前面的屏幕上将会呈现一些图片,请认真记下关于表情的图片。倒计提示实验开始。请在实验过程中尽量少眨眼,不要出声直至屏幕显示结束”。

1.2.4 脑点生理记录 采用深圳脑潜能实业发展有限公司研制的 Brain Master 16导 ERP仪。参照国际 10 ～ 20系统[6],记录电极于 Fz、C3、C4、Cz和 Pz,FPz为接地电极,双耳(A1+A2)为参考电极,极间电阻 ＜5 KΩ,滤波为 0.53～60 Hz。视觉 P300分析时间定为1 000 ms。眼动或其他原因引起波幅超过75μV的波形被删除。

1.2.5 资料分析 对每条 ERP测 P300的 C3、C4和 Cz点潜伏期和波幅。采用 SPSS 10.0统计包的配对 t检验进行统计处理。本机附有自动排除伪迹和抗噪音干扰功能。全部数值均由本机数字游标功能予以自动测验、计算和显示。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 视觉 P300波形 视觉 P300基本波形包括刺激后负相的认知波(P300),非认知波及认知波前后的若干成份。

2.2 健康受试者 5种情绪变化的视 P300结果,见表1。可见健康受试者在 5种情绪状态下,Cz脑区视觉 P300指标平均值稳定,可作为司法精神鉴定及精神疾病视 P300的对照。

2.3 左右侧比较健康受试者 在悲伤、兴奋、惊讶、生气或厌恶刺激时的视 P300指标,包括靶潜伏期、靶波幅、非靶潜伏期及非靶波幅 7个指标,健康受试者的视P300各指标左右侧的差异无显著统计学意义(P＞0.05)。

2.4 22例男性和 20例女性的视觉 P300潜伏期和波幅差比较,无显著统计学意义(P＞0.05)。

表1 健康受试者5种情绪变化的视P300指标(±s)

表1 健康受试者5种情绪变化的视P300指标(±s)

靶刺激非靶刺激组别 潜伏期(ms)波幅(μV)潜伏期(ms) 波幅(μV)P2 N2 P3P2 P3P2 P2悲伤 233±29 313±36 426±36 3.60±2.22 8.01±3.64 235±30 1.42±0.76兴奋 225±25 305±29 425±34 3.53±1.71 7.21±3.10 237±32 1.51±1.53惊讶 229±32 316±43 429±39 2.54±1.45 8.37±2.89 231±33 1.37±1.39生气 230±27 309±33 431±39 2.28±1.91 7.30±3.47 237±32 1.47±1.42厌恶 231±27 311±37 432±41 2.65±1.81 7.27±2.94 236±30 1.48±0.99

3 讨 论

ERP的基本要求必须采用两套触发系统,两套刺激系统,两种信号由叠加仪分别处理,及两个完全独立和特点的分析时间窗口。P300可通过任何一种刺激引出,通常有视觉、听觉和体感 3种。听觉可有多种选择,如以高赫兹的纯音为靶刺激,视觉方面以奇数为靶刺激,或以图形中黑白方格的逆反变化作为靶刺激,体感中以强电流刺激为靶刺激等。还有英文字母矩阵编出判断序列等。经我们的实践,我们认为在精神科以情绪图片作为靶刺激所诱发的视P300较有临床应用价值。

靶刺激与非靶刺激的概率问题及刺激间隔问题是 P300所有变量中最主要的问题。经摸索,本技术系统靶与非靶之比以 20%和 80%为最佳。靶与非靶组成了本文分析的指标,前者是主要指标,后者是附加指标。国外有的实验室将 P3(即 P300)又分成 P3a和P3b两种[6],由于 P300是一个新的测试方法,它的概念、范围还在不断修正,学者们对 P3分为两种亦存有争议,认为 P3a是受非靶刺激影响而引起的,故本实验只选择 P3作为分析指标。

基础研究往往需要根据新的实验结果决定下一步的实验内容,新的实验内容总是需要改变实验方法。ERP研究就要对已有仪器进行改进或补充。事实上,ERP仪器往往会给出一个平台,供研究者编写新程序,提供接口供研究者用于输入、输出信息。研究者经常需要制作软件和硬件。视觉 P300是由视觉刺激所诱发的 P300,视觉刺激可有不同强度的色调的光、单词、语句、图形、图像、照片等[3,4]。近年,在欧美国家,视觉 P300被认为是一个敏感的新指标,是研究的热点。本研究中,我们所使用的仪器特意在刺激序列的设计上编排了 5种情绪图片,以便下一步精神疾病研究所用。

有关精神疾病诱发电位的一些指标存在的差距,有些学者将其原因归咎为研究的设备、实验条件和技术参数的不同[2,3]。然而,我们认为除此之外,还应将研究对象的筛选标准考虑在内。为此,我们参考目前国内 ERP的正常人标准而制定本研究的入组标准,以保证研究对象在生理、心理和社会功能均在健康之列。由于我们对本研究对象采用了相同的入组标准,并用同样的实验方法和研究指标,因此即使仪器设备不同,所得结果的差异应无显著统计学意义,故其研究结果对上海地区正常人的同类研究具有重要的参考价值。

按照国际心理生理学会 2000年提出的 ERP记录和出版标准[6,7],本研究首先建起视觉 P300测试的规范性操作与分析程序。本实验所检测人员是健康志愿者,认知功能完好,教育程度也较高。本实验设计5种情绪图片识别ERP实验,受试者的视觉P300图形能清晰加以记录与分析,实验提示其视觉 P300波形稳定可靠。本研究采用国际 10-20系统的多导联安置,从理论上讲,检测时脑部各叶均可记录出视觉P300波形,但应用于精神科对象的特殊性还须选择,突出重点[3,7]。通过本实验的各部位比较,我们认为今后用于精神科检测时,以 C3、C4和 Cz点组合用于常规点较好。

对 P300的大脑生理机制的研究是建立在动物实验基础上的。有研究发现,在顶部记录到的 P300活动最大,额部较小;有的采用双侧深部埋藏电极检查,结果发现海马和杏仁核的 P300波幅明显大于头皮电极记录,因而认为 P300可能部分甚至全部产生于皮质下结构[8,9]。还有研究者认为 P300与识别、发现和感知环境变化相联系,需记忆系统参与,认为是颞叶与记忆的再现及比较有关,故推测其来源是颞叶[10,11]。目前认为,P300这一晚发的正波具有独立的性质,即意外的事件可引起较大的 P300波,而已知事件引出的波形较小,故认为 P300是内源性成分[3]。Sachs等[5]认为,视 P300是人遇到意外事件时修改他原来预见这一心理过程的表现。目前更多的资料证明,视 P300是联合皮质活动的结果,与复杂的多层次心理活动(认知过程)有关,是感觉、知觉、记忆、理解、学习、判断、推理及智能等心理过程的电位变化反映[2,7]。是人对客观事物的反应过程。因而可以作为判断大脑高级功能的一个客观指标应用于精神科临床和心理研究。

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