吸氧對(duì)P300潛伏期和振幅的影響

于秋紅，陳昭燃，劉亞玲，薛連璧

氧療在神經(jīng)科疾病中的臨床應(yīng)用越來越廣泛，如腦外傷[1]、腦卒中[1-2]、急性一氧化碳中毒和遲發(fā)腦病[3]等。P300廣泛應(yīng)用于各種臨床神經(jīng)科疾病認(rèn)知損害檢查[4-5]。Lim等的研究認(rèn)為，氧療對(duì)提高處理信息的速度、維持警醒度或注意有幫助，所以認(rèn)為吸氧可以影響P300[6]。

但是，臨床上觀察吸氧對(duì)健康人P300影響的研究卻不多，尤其是本教研室的分析方法[7-9]引入“感興趣區(qū)域(ROI)”概念。雖然已對(duì)健康成人做過許多研究，但國人尚未應(yīng)用于臨床氧療時(shí)的監(jiān)測(cè)分析，尚不能提供患者氧療觀察的正常對(duì)照。本研究選擇健康人為研究對(duì)象，觀察吸氧的不同階段對(duì)聽覺誘發(fā)電位P300的影響。

1 資料與方法

1.1 受試對(duì)象

2009年4月～2010年11月本研究招募27名健康在校大學(xué)生或研究生，均為男性，年齡(25.10±3.45)歲，均為右利手，聽力正常。

受試者排除精神疾患家族史、腦部疾患史、焦慮或抑郁史、藥物濫用史等。

在正式實(shí)驗(yàn)之前，進(jìn)行狀態(tài)焦慮量表、特質(zhì)焦慮量表、自我效能量表、簡(jiǎn)易應(yīng)對(duì)量表和恐懼量表的測(cè)試，結(jié)果均在正常范圍內(nèi)。

將受試者按隨機(jī)數(shù)字表分為對(duì)照組(n=12)和實(shí)驗(yàn)組(n=15)。受試者對(duì)分組情況不知情。

本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過首都醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，符合赫爾辛基宣言精神。所有受試者均事先簽署知情同意書。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 腦電信號(hào)采集 本研究在北京天壇醫(yī)院高壓氧科醫(yī)用空氣加壓氧艙內(nèi)進(jìn)行，按照國際心理生理學(xué)會(huì)提出的事件相關(guān)電位記錄原則和標(biāo)準(zhǔn)的要求，用荷蘭A.N.T.公司設(shè)備采集和記錄腦電信號(hào)。與以前的研究[7-9]一樣，受試者戴22導(dǎo)電極帽，電極安放按國際標(biāo)準(zhǔn)10-20系統(tǒng)，取雙側(cè)乳突電極的平均值為參考電極值。

信號(hào)經(jīng)放大器放大，濾波0.05～100 Hz，采樣頻率為256 Hz。Oddball刺激序列亦為A.N.T.公司編制。每對(duì)刺激里包括兩個(gè)性質(zhì)不一樣的聲音：第一種稱為非靶刺激(non-target stimulus,NT)1000 Hz，出現(xiàn)頻率為80%；第二種聲音稱為靶刺激(target stimulus,T)2000 Hz，出現(xiàn)頻率為20%。每個(gè)刺激為持續(xù)時(shí)間60 ms的矩形波，包括10 ms的起落時(shí)間。靶刺激與非靶刺激之間間隔950～1050 ms，隨機(jī)變化。刺激序列共包含200個(gè)刺激。受試者先熟悉刺激序列，聽到靶刺激時(shí)報(bào)數(shù)。受試者應(yīng)用吸氧面罩。對(duì)照組呼吸空氣，實(shí)驗(yàn)組呼吸醫(yī)用純氧60 min。

1.2.2 檢測(cè)時(shí)間點(diǎn) 受試者在以下4個(gè)時(shí)間點(diǎn)接受聽覺刺激：吸氧前、吸氧20 min、吸氧50 min和吸氧后30 min。

1.2.3 腦電分析 EEG的離線分析由對(duì)實(shí)驗(yàn)分組不了解的技術(shù)人員利用ASA 4.7.0.4(A.N.T公司)軟件完成。選取刺激前100 ms至刺激發(fā)生時(shí)(-100～0 ms)的腦電信號(hào)作為基線，用于校正刺激后腦電信號(hào)，選取刺激發(fā)生時(shí)至刺激后600 ms時(shí)間段(0～600 ms)作為分析窗。具體分析方法與首都醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)生物系高級(jí)腦功能中心的研究[7-9]一致。

1.2.4 測(cè)量指標(biāo) 包括靶刺激潛伏期和靶刺激電壓(即振幅)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均應(yīng)用SigmaStat 3.5軟件(SYSTAT Software Inc.Iowa City)分析。數(shù)據(jù)以的形式表示，組內(nèi)比較采用重復(fù)測(cè)量的方差分析，兩組間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 基本波形

本研究顯示靶刺激振幅大于非靶刺激振幅，在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，靶刺激都引發(fā)多個(gè)波峰，分別在刺激后95 ms、330 ms、400 ms左右，波峰330 ms為傳統(tǒng)P300。

2.2 靶刺激P300潛伏期

吸氧前，兩組受試潛伏期無顯著性差異(P=0.60)。對(duì)照組在吸氧后，潛伏期皆明顯延長(zhǎng)(P<0.01)，而實(shí)驗(yàn)組吸氧后，潛伏期縮短，吸氧時(shí)間越長(zhǎng)，潛伏期越短，吸氧50 min和吸氧后30 min與吸氧前相比，潛伏期有顯著性差異(P<0.05)。兩組比較，在吸氧20 min、吸氧50 min和吸氧后30 min，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的P300潛伏期明顯縮短(P<0.01)。見表1。

2.3 靶刺激P300電壓(振幅)

對(duì)照組的振幅相對(duì)穩(wěn)定(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)組吸氧后，P300振幅逐漸下降，且隨吸氧時(shí)間延長(zhǎng)，振幅下降更明顯，持續(xù)到吸氧后30 min。吸氧后30 min與吸氧前相比，有顯著性差異(P<0.05)。見表2。

表1 靶刺激P300的潛伏期(ms)

表2 靶刺激P300的電壓(μV)

3 討論

大量研究著重于氧療對(duì)大腦結(jié)構(gòu)的影響，而氧療對(duì)腦功能影響的研究除了一些功能量表評(píng)分[10]和代謝指標(biāo)外，鮮有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧療時(shí)腦功能變化。

Litscher監(jiān)測(cè)氧療時(shí)腦電圖和誘發(fā)電位的變化，報(bào)道正常壓力呼吸氧氣時(shí)，腦電活動(dòng)沒有明顯改變，高壓下吸氧時(shí)α活動(dòng)增加，而δ頻率輕度降低[11]。但是該研究中只吸氧10 min，可能不足以興奮大腦皮層，引起足夠的生物電變化。因此，本研究設(shè)計(jì)了不同時(shí)段吸氧對(duì)聽覺誘發(fā)電位P300的影響。

神經(jīng)電生理方法可以直接反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能。本研究選擇P50和P300。有關(guān)P50的研究前期已報(bào)道[7]。Polich等經(jīng)過系統(tǒng)分析，認(rèn)為規(guī)范的P300檢查可以得出與常規(guī)的生化指標(biāo)相似的結(jié)果，為臨床提供等量有關(guān)癡呆的信息[12]。加之P300的客觀性和經(jīng)濟(jì)性，所以廣泛應(yīng)用于各種神經(jīng)科疾病的認(rèn)知損害檢查[3-4,13-15]，甚至應(yīng)用于昏迷患者[16-17]。

以往有關(guān)P300的研究[13,18]多分別分析Fz、Cz和Pz電極點(diǎn)信號(hào)。本教研室則引入ROI概念，將ROI內(nèi)所有電極點(diǎn)的信號(hào)統(tǒng)一計(jì)算[6-8]。臨床尚無此類研究方法報(bào)道，亦不能提供可供對(duì)照的基礎(chǔ)。本研究采用該法，選擇健康受試者作為研究對(duì)象，只為下一步研究提供正常對(duì)照參考。

P300經(jīng)常作為衡量注意力和瞬時(shí)記憶相關(guān)神經(jīng)元活動(dòng)的時(shí)間維度指標(biāo)。P300的潛伏期長(zhǎng)短代表對(duì)不同刺激的辨別分類速度。P300潛伏期短，代表信息處理速度快[19]。本研究顯示，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，對(duì)照組受試者的靶刺激P300潛伏期延長(zhǎng)，提示短期內(nèi)重復(fù)刺激不僅沒有使腦對(duì)靶刺激辨認(rèn)加快，反而需要更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行分辨，可能是參與注意和瞬時(shí)記憶的腦細(xì)胞處于持續(xù)激活狀態(tài)而產(chǎn)生疲勞，所以分辨速度變慢。實(shí)驗(yàn)組靶刺激潛伏期縮短，考慮吸氧有助于維持警醒度和注意，提高瞬時(shí)記憶能力，所以腦對(duì)靶刺激辨別速度加快。而且，吸氧后30 min此效應(yīng)仍存在。是否持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，還需要進(jìn)一步研究。

P300在感知信息的后續(xù)階段有著重要意義，與注意、記憶和認(rèn)知加工的強(qiáng)度有關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為P300的產(chǎn)生是大腦記憶更新的一種表現(xiàn)，P300的波幅與對(duì)刺激的注意程度有關(guān)，P300波幅高低代表耗用的心理資源多少[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，無論是對(duì)照組，還是實(shí)驗(yàn)組，各時(shí)間點(diǎn)靶刺激都引出明顯P300成分，非靶刺激則沒有。用“記憶更新”來解釋P300的波幅就是：靶刺激之所以能夠產(chǎn)生波幅比較大的P300，是因?yàn)榍耙粋€(gè)靶刺激產(chǎn)生的瞬時(shí)記憶已經(jīng)消退，再次出現(xiàn)靶刺激時(shí)，大腦皮層就出現(xiàn)比較大的電位。本研究沿用以前學(xué)者[18]的觀點(diǎn)，僅統(tǒng)計(jì)靶刺激P300。結(jié)果顯示，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，兩組受試者的靶刺激振幅皆減小，說明多次重復(fù)刺激后，腦細(xì)胞對(duì)靶刺激存留記憶，所以耗用腦資源減少。只有實(shí)驗(yàn)組振幅減小有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示吸氧有助于記憶，更快地接受靶刺激，使之逐漸轉(zhuǎn)換為非靶刺激，這與潛伏期的結(jié)果是一致的。

除了本研究觀察常壓下吸氧對(duì)P300的影響，Hayashi等觀察到低壓低氧環(huán)境下，P300潛伏期延長(zhǎng)，振幅無明顯變化，在此環(huán)境中吸氧后，潛伏期恢復(fù)正常[21]。提示在低壓低氧環(huán)境中，也可以通過吸氧提升認(rèn)知處理過程。與本研究一樣，皆提示P300對(duì)氧氣的敏感性。Schellart等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)手術(shù)及放射治療長(zhǎng)期存活的腦腫瘤患者經(jīng)高壓氧治療后腦功能改善，P300潛伏期縮短，振幅增加[22]。所以，有理由相信腦損傷患者在氧療后P300會(huì)有所改善，這些為下一步研究臨床患者氧療效果提供了參考。

綜上所述，本研究顯示兩組受試的靶刺激均引出明確的P300。吸氧使P300潛伏期縮短，振幅減小，而且隨吸氧時(shí)間延長(zhǎng)，這種趨勢(shì)更明顯。當(dāng)然，本研究結(jié)果僅限于健康人。但是為進(jìn)一步研究臨床患者提供了正常對(duì)照參考和合理假設(shè)，為指導(dǎo)臨床更合理用氧提供了一些理論基礎(chǔ)。如果進(jìn)入臨床應(yīng)用階段，還需進(jìn)一步研究。

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