工作記憶訓練系統對腦損傷患者工作記憶障礙的療效

薛翠萍，惲曉平，張一，姚球近，牛秀茹

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工作記憶訓練系統對腦損傷患者工作記憶障礙的療效

薛翠萍1，2，惲曉平1，3，張一4，姚球近4，牛秀茹5

［摘要］目的探討工作記憶訓練系統對腦損傷患者的訓練效果。方法2013年11月～2015年3月，20例伴工作記憶障礙的腦損傷患者分為訓練組（n=10）和對照組（n=10）。訓練組使用“工作記憶訓練系統”進行為期4周的工作記憶訓練。對照組不進行認知康復訓練。訓練前后對兩組患者進行數字順/倒背、空間順/倒背、n-back測試及日常生活記憶調查問卷評定。結果訓練組各項測試結果除數字正背外，均較對照組提高（Z＞2.014，P＜0.05），日常生活記憶問卷評分改善（Z=1.970，P=0.049）。結論工作記憶系統訓練可以提高腦損傷患者記憶水平，改善患者日常生活記憶障礙程度。

［關鍵詞］工作記憶訓練系統；腦損傷；工作記憶；日常生活記憶

［本文著錄格式］薛翠萍，惲曉平，張一，等.工作記憶訓練系統對腦損傷患者工作記憶障礙的療效［J］.中國康復理論與實踐，2016，22（5）:523-527.

作者單位：1.首都醫科大學康復醫學院，北京市100068；2.首都醫科大學附屬北京康復醫院康復診療中心，北京市100144；3.中國康復研究中心北京博愛醫院康復評定科，北京市100068；4.江蘇省常州市第一人民醫院神經外科，江蘇常州市213000；5.北京市隆福醫院康復科，北京市100010。

工作記憶是對信息進行暫時性加工儲存，容量有限的系統。許多認知活動均需要工作記憶的參與，如更新信息、思考問題、解決問題以及在復雜環境中選擇自己感興趣的信息［1-2］。工作記憶障礙常見于腦損傷患者［3-6］，不但可造成患者職業及社會功能下降，由于在康復訓練過程中需要患者記住大量指導語和訓練要領，也會影響患者肢體、語言及吞咽等功能的康復療效。腦損傷患者康復過程中，工作記憶障礙的康復訓練十分重要［7］。

針對腦損傷患者進行工作記憶訓練的研究僅檢索到7篇報道［1，4-5，8-11］。其中除Bjorkdahl的研究外，均沒有明確入選標準，工作記憶損害對日常生活有無影響亦少有研究［4，11］。本研究探討工作記憶訓練系統對腦損傷患者工作記憶、日常生活記憶能力的有效性。

1　資料與方法

1.1一般資料

2013年11月～2015年3月，在中國康復研究中心北京博愛醫院、常州市第一人民醫院、北京隆福醫院住院及門診康復的腦損傷患者。

入選標準：①年齡18～65歲，小學文化程度及以上；②頭顱CT或MRI證實腦損傷，包括腦外傷、腦出血、腦梗死、缺血缺氧性腦病、動靜脈畸形術后；首次發病，無腦損傷病史，自己或家屬反映記憶力明顯下降，經認知檢查確診記憶障礙；病程＞1個月；③數字/空間順背≤5個和/或倒背≤4個；④入組前2周未使用其他方法或通過其他機構進行工作記憶康復訓練；⑤蒙特利爾認知評定（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）評分＞15分；⑥愿意配合完成實驗任務，簽署知情同意書。

排除標準：①聽理解無法完成兩步指令，口語表達無法完成短句表達；②有精神疾病史；③伴單側忽略、左右失認；④正在服用損害記憶的相關藥物；⑤無法配合完成測試。

共入選28例，期間因各種原因退出8例，其中6例因床位周轉出院，2例因其他疾病加重退出，實際完成20例。其中，腦外傷9例，腦卒中8例，動靜脈畸形術后2例，缺血缺氧性腦病1例。根據本人或家屬意愿，分別進入對照組或訓練組，每組10例。兩組在年齡、性別、受教育年限及病程方面無顯著性差異。見表1。

表1　兩組患者一般資料比較

各患者病灶部位如下：

對照組

1左頂葉、右顳葉

2右基底節

3左額葉、頂葉、顳葉

4右額葉、右頂葉、左顳葉

5左額葉、顳葉

6右額葉、顳葉

7左基底節區

8右額葉、顳葉

9右額葉、顳葉

10腦實質彌漫性腫脹

訓練組

1右額、顳葉

2雙放射冠，左半卵圓中心

3彌漫性軸索損傷，雙側腦室、額葉、顳葉、腦干背側，左小腦橋腦

4廣泛腦挫裂傷

5右額葉、基底節、丘腦

6左額、顳、頂、枕葉、雙側腦室前后腳旁及半卵圓中心

7左基底節

8右顳葉、頂葉、額葉

9左基底節、顳葉

10右額葉、枕葉

1.2訓練方法

兩組患者根據病情選擇合適的運動療法、作業療法、理療等。訓練組采用中國康復研究中心康復評定科自主研發的“工作記憶訓練系統”進行工作記憶訓練，內容包括視空間工作記憶和言語工作記憶。刺激呈現時間1000 ms，間隔1000～4000 ms，根據測試中工作記憶障礙表現進行不同的工作記憶訓練，并根據患者記憶水平變化改變刺激間隔和n-back中n的取值，調整訓練難度。每次30 min，每天2次，每周5 d，共4周。對照組4周研究期結束后再進行相應認知障礙康復訓練，符合醫學倫理。

1.3評定方法

1.3.1數字工作記憶

包括數字順背和倒背，如果某一數字廣度有錯誤，進行同一數字廣度的第2次測試，兩次測試均失敗則測試停止。數字呈現速度為每字1 s。記錄正確記憶數字個數。

1.3.2視空間工作記憶

在4×4矩陣中，每隔1 s出現1個方形。受試者順序回憶方形出現的位置。包括順背和倒背，同一方形位置指認錯誤兩次則測試停止。記錄正確記憶方形個數。

1.3.3n-back測試

測試內容包括記憶方塊位置及漢字兩種，要求受試者分別對0-back、1-back、2-back測試進行反應，即分別將當前刺激與第1個刺激（0-back）、與相鄰刺激（1-back）、與相隔一個刺激（2-back）進行比較。刺激呈現時間1000 ms，刺激間隔1500 ms；兩個刺激相同按鼠標左鍵，不同按鼠標右鍵。記錄各n-back測試正確記憶數。

1.3.4日常生活記憶調查問卷

日常生活記憶調查問卷（Everyday Memory Questionnaire，EMQ）是1983年由Sunderland等設計，要求受試者回答包括言語、讀寫、面容與地點、行動、學習新知識五個方面的問題，共35項。每項0～4評分，0分為“從來沒有”，4分為“每次都會”或“每天會有幾次”，總分140分。得分越高表明記憶障礙越嚴重，對日常生活影響越大。

1.4統計學分析

采用SPSS 22.0統計軟件進行數據處理。數據用中位數和第10百分位數、第90百分位數［MD（P10，P90）］表示。組內比較用Wilcoxon檢驗，組間比較用Mann-Whitney U檢驗。顯著性水平α=0.05。

2　結果

2.1工作記憶

兩組患者訓練前成績無顯著性差異（P＞0.05）。訓練后除數字正背外，其他項目訓練組成績均高于對照組（P＜0.05）。訓練前后組內比較，訓練組各項成績均提高（P＜0.05）。對照組除數字正背提高外（P＜0.05），其余測試成績訓練前后無顯著性差異（P＞0.05）。見表2～表11。

表2　兩組訓練前后空間倒背成績比較

表3　兩組訓練前后空間正背成績比較

表4　兩組訓練前后數字倒背成績比較

表5　兩組訓練前后數字正背成績比較

表6　兩組訓練前后0-back漢字成績比較

表7　兩組訓練前后0-back空間成績比較

表8　兩組訓練前后1-back漢字成績比較

表9　兩組訓練前后1-back空間成績比較

表10　兩組訓練前后2-back漢字成績比較

表11　兩組訓練前后2-back空間成績比較

2.2日常生活記憶

對照組兩次EMQ成績無顯著性差異（P＞0.05）；訓練組訓練后EMQ成績明顯下降（P＜0.01）。見表12。

表12　兩組訓練前后EMQ評分比較

3　討論

按訓練范式，工作記憶訓練可分為兩種。一種是策略訓練［12］，即引導患者使用有效的信息編碼、保持、提取方法，從而提高患者記憶水平。通常采用的策略有復述、組塊和聯想。另一種為核心訓練［13］，即重復工作記憶任務，涉及記憶的連續加工和頻繁更新。常用的核心訓練范式有n-back任務、順/倒背數字廣度、位置記憶等。本研究中采用核心訓練與策略訓練相結合的方法，以n-back模式為主要訓練要素，結合聯想、編碼等策略訓練，既避免單一形式訓練引起患者依從性降低，又充分利用刷新、復述、提高記憶廣度等記憶訓練方法。結果顯示，本研究采用的工作記憶訓練方法有效。

本研究還對5例訓練組患者結束訓練1個月后隨訪。結果顯示，患者n-back漢字及空間記憶個數、數字/空間順背和倒背記憶廣度、EMQ成績均較訓練結束時無明顯下降，提示工作記憶訓練療效有一定的穩定性。

神經影像學的發展為探索工作記憶康復訓練的神經機制提供了重要途徑。一些研究發現，在工作記憶中起重要作用的是額-頂神經網絡［14］。Owen等總結24項關于工作記憶的腦成像研究，認為與工作記憶相關的腦區主要為前額葉背外側、前額葉腹外中側、扣帶回、右側楔前葉和內側頂小葉［15］。本組患者多數涉及額葉或/和頂葉損傷。研究表明，工作記憶訓練可以改變大腦皮層厚度等結構形態，即出現大腦結構的可塑性。Takeuchi等采用彌散張量成像技術研究健康青年在經過2個月包括簡單工作記憶任務、復雜n-back任務和雙重n-back任務訓練后大腦白質結構，發現與大腦內側頂內溝和胼胝體前側部分相連的大腦白質區域的白質結構連通性增加［16］。Takeuchi等研究健康年輕人在經過每天4 h，每周5 d共20 h心算工作記憶訓練后的大腦灰質結構，發現在雙側背外側前額皮層、雙側頂葉以及左側顳上回區域的灰質量減少［17］。這種大腦灰質減少的結構變化，反映工作記憶訓練對于提高神經效能有促進作用。本研究組2015年報道了本研究中3例腦卒中患者在工作記憶訓練前后腦區功能激活的改變，發現患者在進行工作記憶任務時出現異常功能腦區激活，經過4周工作記憶訓練顯著改善這種異常激活模式，并使患者功能激活網絡發生重組，從而使受損的工作記憶腦區激活增強；研究還發現未受損腦區激活減弱，因為未受損工作記憶腦區的神經效率提高［18］。

訓練后兩組數字正背記憶水平均有提高，但兩組間無顯著性差異。考慮因正背數字在生活中隨處可用，對照組在日常生活中也得到訓練；也不排除自然恢復的因素。結果提示，數字正背水平對工作記憶的評定，較其他方法欠敏感。

訓練后，患者工作記憶容量提高，并掌握記憶相關策略，生活中記憶相關的障礙顯著減少，如能記住別人幾天前告訴他的事情，能夠記住一些罕見詞語的意義，能較快掌握一項新技能等。與其他工作記憶訓練的研究結果一致［4，11］。工作記憶訓練不但可以改善記憶功能，而且對患者日常生活記憶水平有促進作用，患者能夠更加適應社會、家庭生活的角色，承擔社會、家庭生活的責任。

工作記憶強化訓練可以提高腦損傷患者記憶水平，患者可感知記憶力得到改善，日常生活記憶能力提高。工作記憶強化訓練為腦外傷、腦梗死、腦出血等腦損傷患者建立了有效的工作記憶康復訓練方法，可在認知康復中推廣。

［參考文獻］

［1］Ronnberg J，Rudner M，Foo C，et al.Cognition counts:a working memory system for ease of language understanding （ELU）［J］.Int JAudiol，2008，47（Suppl 2）:S99-S105.

［2］Ronnberg J.Cognition in the hearing impaired and deaf as a bridge between signal and dialogue:a framework and a model［J］.Int JAudiol，2003，42（Suppl 1）:S68-S76.

［3］Bjorkdahl A，Akerlund E，Svensson S，et al.A randomized study of computerized working memory training and effects on functioning in everyday life for patients with brain injury［J］.Brain Inj，2013，27（13-14）:1658-1665.

［4］Johansson B，Tornmalm M.Working memory training for patients with acquired brain injury:effects in daily life［J］.Scand J Occup Ther，2012，19（2）:176-183.

［5］Lundqvist A，Grundstrom K，Samuelsson K，et al.Computerized training of working memory in a group of patients suffering from acquired brain injury［J］.Brain Inj，2010，24（10）: 1173-1183.

［6］Robertson IH，Murre JM.Rehabilitation of brain damage:brain plasticity and principles of guided recovery［J］.Psychol Bull，1999，125（5）:544-575.

［7］Malouin F，Belleville S，Richards CL，et al.Working memory and mental practice outcomes after stroke［J］.Arch Phys Med Rehabil，2004，85（2）:177-183.

［8］Richter KM，Modden C，Eling P，et al.Working memory training and semantic structuring improves remembering future events，not past events［J］.Neurorehabil Neural Repair，2015，29（1）:33-40.

［9］Saunders N，Downham R，Turman B，et al.Working memory training with tDCS improves behavioral and neurophysiological symptoms in pilot group with post-traumatic stress disorder （PTSD）and with poor working memory［J］.Neurocase，2015，21（3）:271-278.

［10］Akerlund E，Esbjornsson E，Sunnerhagen KS，et al.Can computerized working memory training improve impaired working memory，cognition and psychological health?［J］.Brain Inj， 2013，27（13-14）:1649-1657.

［11］Westerberg H，Jacobaeus H，Hirvikoski T，et al.Computerized working memory training after stroke:a pilot study［J］.Brain Inj，2007，21（1）:21-29.

［12］Morrison AB，Chein JM.Does working memory training work?The promise and challenges of enhancing cognition by training working memory［J］.Psychon Bull Rev，2011，18（1）: 46-60.

［13］Chein JM，Morrison AB.Expanding the mind's workspace: training and transfer effects with a complex working memory span task［J］.Psychon Bull Rev，2010，17（2）:193-199.

［14］劉春雷，周仁來.工作記憶訓練對認知功能和大腦神經系統的影響［J］.心理科學進展，2012（7）:1003-1011.

［15］Owen AM，McMillan KM，Laird AR，et al.N-back working memory paradigm:a meta-analysis of normative functional neuroimaging studies［J］.Hum Brain Mapp，2005，25（1）: 46-59.

［16］Takeuchi H，Sekiguchi A，Taki Y，et al.Training of working memory impacts structural connectivity［J］.J Neurosci，2010，30（9）:3297-3303.

［17］Takeuchi H，Taki Y，Sassa Y，et al.Working memory training using mental calculation impacts regional gray matter of the frontal and parietal regions［J］.PLoS One，2011，6（8）:e23175.

［18］陳正威，張璞，惲曉平.工作記憶訓練對腦卒中患者大腦功能激活的影響［J］.中國康復理論與實踐，2015，21（8）:929-933.

CITED AS:Xue CP，Yun XP，Zhang Y，et al.Effect of Working Memory Training System on working memory impairment after brain injury［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（5）:523-527.

Effect of Working Memory Training System on Working Memory Impairment after Brain Injury

XUE Cui-ping1，2，YUN Xiao-ping1，3，ZHANG Yi4，YAO Qiu-jin4，NIU Xiu-ru5
1.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine，Beijing 100068，China；2.Department of Rehabilitation Evaluation and Therapy，Beijing Rehabilitation Hospital of Capital Medical University，Beijing 100144，China；3. Department of Rehabilitation Evaluation，Beijing Bo'ai Hospital，China Rehabilitation Research Centre，Beijing 100068，China；4.Department of Neurosurgery，the First People's Hospital of Changzhou，Changzhou，Jiangsu 213000，China；5. Department of Rehabilitation Medicine，Beijing Longfu Hospital，Beijing 100010，China

Correspondence to YUN Xiao-ping.E-mail:xiaoping_yun@163.com

Abstract：Objective To investigate the effects of Working Memory Training System on working memory impairment after brain injury. Methods From November，2013 to March，2015，20 patients of brain injury with impairment of working memory were divided into training group（n=10）and control group（n=10）.The training group was trained with the Working Memory Training System for four weeks，while the control group did not accept any cognitive rehabilitation.They were tested with digital forwards/backwards，space forwards/backwards，n-back test and Everyday Memory Questionnaire before and after training.Results All of the tests improved more in the training group than in the control group（Z＞2.014，P＜0.05），except that of digital forwards，as well as the score of Everyday Memory Questionnaire（Z=1.970，P=0.049）.Conclusion Application of Working Memory Training System can improve the ability of memory in patients with brain injury，both the working memory and everyday memory.

Key words:Working Memory Training System；brain injury；working memory；everyday memory

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2016.05.008

［中圖分類號］R749.1

［文獻標識碼］A

［文章編號］1006-9771（2016）05-0523-05

基金項目：國家自然科學基金項目（No.81272165）。

作者簡介：薛翠萍（1988-），女，漢族，河北衡水市人，碩士，醫師，主要研究方向：認知障礙評定與康復。通訊作者：惲曉平，女，教授，主任醫師。E-mail:xiaoping_yun@163.com。

收稿日期：（2016-03-11修回日期：2016-04-29）