精神分裂癥患者及一級親屬言語流暢性功能與近紅外光譜成像的相關(guān)性

楊和增 李敏智 萬鳳 陳周文 趙杰

[摘要] 目的 探討精神分裂癥患者、未患病一級親屬的言語流暢性損害與近紅外光譜成像（near infrared spectroscopy，NIRS）腦血流特征的相關(guān)性。 方法 選取精神分裂癥患者（精分組）、健康的一級親屬（親屬組）、健康對照（對照組）各19例，采用言語流暢性測試（verbal fluency task，VFT）為范式，行NIRS檢查，并分析言語流暢性功能、NIRS的相關(guān)性。 結(jié)果 氧合血紅蛋白（oxyhemoglobin，OxyHb）的通道14、15與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱負(fù)相關(guān)，通道6與正確數(shù)存在弱負(fù)相關(guān)。脫氧血紅蛋白（deoxyhemoglobin，DeoxyHb）的通道18與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱的正相關(guān)。 結(jié)論 左側(cè)額極的負(fù)荷性激活可為候選的內(nèi)表型，并與言語流暢性呈負(fù)相關(guān);前額葉右中間背側(cè)區(qū)負(fù)荷性激活，可為候選的狀態(tài)學(xué)標(biāo)記，并與言語流暢性呈負(fù)相關(guān);右外側(cè)背區(qū)的血流減慢，可為候選的內(nèi)表型，并與言語流暢性呈正相關(guān)。

[關(guān)鍵詞] 言語流暢性;近紅外光譜成像;空間特征;相關(guān)性

[中圖分類號] R749.3? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2019）21-0031-05

Correlation between schizophrenia patients， first-degree relatives speech fluency function and near-infrared spectroscopy imaging

YANG Hezeng? ?LI Minzhi? ?WAN Feng? ?CHEN Zhouwen? ?ZHAO Jie

Shenzhen Kangning Hospital，Shenzhen Mental Health Laboratory，Shenzhen Mental Health Center，Shenzhen? ?518020，China

[Abstract] Objective To investigate the correlation between schizophrenia patients， first-degree relatives verbal fluency function and near-infrared spectroscopy（NIRS） imaging. Methods 19 patients with schizophrenia（schizophrenia group）， healthy first-degree relatives（relative group） and healthy controls（control group）were selected. The speech fluency test（VFT）was used as a paradigm for NIRS. The relevance of the verbal fluency and NIRS was checked and analyzed. Results Channels 14， 15 of oxyhemoglobin（OxyHb） were weakly negatively correlated with the total number of words and the correct number， while channel 6 was weakly correlated with the correct number. There was a weak positive correlation between channel 18 of deoxyhemoglobin（DeoxyHb） and the total number of words and the correct number. Conclusion The load-induced activation of the left frontal pole is negatively correlated with verbal fluency. It can be a candidate phenotypicmarker. The right medial dorsum of the prefrontal cortex is activated and negatively correlated with verbal fluency. It can be a candidate status marker. Blood flow in the right lateral dorsal region slows， and positively correlated with verbal fluency， and may be candidate biomarkers.

[Key words] Verbal fluency;Near-infrared spectroscopy imaging;Spatial features;Correlation

基于神經(jīng)認(rèn)知任務(wù)的近紅外光譜成像研究發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者及一級親屬的前額葉血流特征發(fā)生異常改變[1，2]。精神分裂癥患者存在言語流暢性的損害，前額葉血流異常與言語流暢性損害的相關(guān)性、既往研究未能闡述，且未納入一級親屬研究相關(guān)性。為探索言語流暢性損害與前額葉血流異常成為內(nèi)表型或狀態(tài)學(xué)標(biāo)記的可能性及兩者之間的相關(guān)性，本研究比較了精神分裂癥、一級親屬、正常人三組言語流暢性及腦血流特征的差異，再分析兩者之間的相關(guān)性，現(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2015年1月～2017年12月我院門診或住院的精神分裂癥成年患者，精神分裂癥患者的一級親屬，并以年齡、性別、受教育文化相匹配的正常組，各19例，一般資料見表1。排除神經(jīng)系統(tǒng)疾病、創(chuàng)傷性腦損傷、任何智能障礙或有意識喪失史、電休克治療史、藥物濫用或成癮等。精神分裂癥診斷符合ICD-10精神與行為障礙分類（中文版）的精神分裂癥診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]，由兩位主治醫(yī)師以上職稱的精神科醫(yī)師確定。所有對象為右側(cè)優(yōu)勢手，簽署知情同意書，研究方案通過了醫(yī)院的倫理委員會的批準(zhǔn)。

1.2 方法

VFT包括偏旁組字（以偏旁“夕、主、了”組字）、以字組詞（以“生、正、人”開頭組詞）、類別聯(lián)想（交通工具、蔬菜和文具）三個任務(wù)。在測試之前，給予示范，讓受試者了解如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并要求受試者盡可能說出更多的詞語。每個任務(wù)60 s，任務(wù)期間，每個任務(wù)的字符及順序保持一致，并記錄患者所說的詞語，統(tǒng)計(jì)詞語的總數(shù)（包括重復(fù)、錯誤的詞語）、正確數(shù)。

受試者坐在電腦前1 m的椅子上進(jìn)行測量。為減少偽影，受試者被要求在測試期間避免強(qiáng)烈的身體、頭部移動和眨眼。任務(wù)前30 s包括了20 s的非測量期（這樣基線更穩(wěn)定），NIRS測量始于任務(wù)前的最后10 s，一個測試任務(wù)周期為60 s，NIXLAB計(jì)算每個通道任務(wù)期的相對基線后60 s的平均值。

美國NIRScout16×16近紅外成像機(jī)器的探頭及光源用熱塑性塑料外殼固定，根據(jù)國際腦電圖的10-20系統(tǒng)放置測量點(diǎn)，布置于前額葉，共20個通道，通道分布圖見圖1。這種放置方案可以充分測量雙側(cè)前額葉的腦血流[2，3]。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，年齡、受教育年限、詞語總數(shù)、正確數(shù)、OxyHb和DeoxyHb等計(jì)量資料符合正態(tài)分布的用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表達(dá)，三組中有一組不符合正態(tài)分布的則均用中位數(shù)（四分位數(shù)）即M（Q25，Q75）表達(dá)。三組比較有非正態(tài)分布的則采用非參數(shù)檢驗(yàn)，行Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果計(jì)算χ2值，發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的組間比較采用事后成對檢驗(yàn)。均為正態(tài)分布的采用單因素方差分析計(jì)算F值。對三組之間有統(tǒng)計(jì)意義的，OxyHb與DeoxyHb與VFT各自三組數(shù)據(jù)合并進(jìn)行相關(guān)性分析。相關(guān)分析因言語流暢性結(jié)果不符合正態(tài)分布，故而采用Spearman相關(guān)分析，取雙側(cè)檢驗(yàn)，計(jì)算相關(guān)系數(shù)。性別等計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)，因例數(shù)<40例，采用Fish精確分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1三組言語流暢性測試比較

統(tǒng)計(jì)言語流暢性測試的詞語總數(shù)和正確數(shù)，正常組>親屬組>精分組，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2。

2.2 三組各通道OxyHb及DeoxyHb值比較

OxyHb通道6、7精分組、親屬組均高于正常組，通道11、13親屬組高于精分組、正常組，通道14、15精分組高于親屬組、正常組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。DeOxyHb通道18正常組高于親屬組、精分組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表4。

2.3 OxyHb與VFT的相關(guān)性

OxyHb的通道14、15與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱負(fù)相關(guān)，而通道6與正確數(shù)存在弱相關(guān)。DeoxyHb的通道18與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱的正相關(guān)，見表5、6。有相關(guān)意義的通道分布見圖1。

3 討論

從言語流暢性測試結(jié)果可以得出詞語總數(shù)及正確數(shù)從高到低的排序：正常組>親屬組>精分組，提示一級親屬也存在言語流暢性功能的損害，但比患者較輕，可見一級親屬存在有別于正常人但又比患者輕的言語流暢性功能損害符合精神分裂癥內(nèi)表型的特點(diǎn)。另外患者及一級親屬的言語流暢性的詞語總數(shù)及正確數(shù)均有損害，這與有些研究[4-5]一致，表明家屬也存在認(rèn)知損害，言語流暢性損害可為候選的內(nèi)表型。

NIRS對精神分裂癥患者的研究表明，在各種認(rèn)知任務(wù)中，血流動力學(xué)低激活主要發(fā)生在前額葉皮質(zhì)。也有不同的研究[6]發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者在言語流暢性任務(wù)期間OxyHb增加，這意味著前額葉腦區(qū)激活程度增加。原因可能是精神分裂癥患者前額葉腹外側(cè)激活程度下降，而背側(cè)負(fù)荷活動增加[7-9]。以N-back、Stroop為任務(wù)的NIRS也發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者存在前額葉腹外側(cè)激活不足，而背側(cè)出現(xiàn)負(fù)荷活動增加的類似情況[10-11]。與此相似的是，本研究發(fā)現(xiàn)任務(wù)期間前額葉部分區(qū)域OxyHb上升，從表2可見激活程度在三組中有所不同，其中通道6、7代表的左前額葉中間腹側(cè)區(qū)出現(xiàn)異常激活，精分組、親屬組表現(xiàn)相同，并均高于正常組，可為候選的內(nèi)表型。而通道14、15代表的右中間背側(cè)區(qū)精分組存在著異常激活的情況，且高于親屬組、正常組，這可能是候選的狀態(tài)學(xué)標(biāo)記。通道11、13親屬組代表的腹側(cè)中間區(qū)激活高于精分組、正常組，提示一級親屬中存在不同于患者及正常組的異常改變，這種負(fù)荷性的皮質(zhì)活動增加或許是一級親屬未發(fā)病的因素之一。可見精神分裂癥患者的激活腦區(qū)更廣泛，這可能是對其右側(cè)前額葉其余腦區(qū)功能降低的一種補(bǔ)償[12]。

近幾年國外研究開始探索NIRS任務(wù)與前額葉激活的關(guān)系。Koike等[13]發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者并未出現(xiàn)健康人隨著工作記憶任務(wù)難度的增加而前額葉激活增強(qiáng)的情況。也有研究發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者抑郁、陰性癥狀與前額葉血流異常特征存在相關(guān)性[14-15]，背側(cè)前額葉在任務(wù)期間有壓力性的負(fù)荷增加，活動增強(qiáng)[7]。日本Pu S等[16]以2-back為任務(wù)得出的精神分裂癥患者前額葉背外側(cè)及腹外側(cè)等腦區(qū)的血流動力學(xué)反應(yīng)與精神分裂癥認(rèn)知簡要評估總評分（包括列表學(xué)習(xí)測試、數(shù)字排序任務(wù)、類別實(shí)例測試、符號編碼和倫敦塔測試等）呈正相關(guān)。本研究通過分析范式任務(wù)中的言語流暢性功能與腦血流特點(diǎn)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，OxyHb的通道14、15代表的右中間背側(cè)區(qū)激活與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱負(fù)相關(guān)，而通道6代表的左側(cè)額極與正確數(shù)存在弱負(fù)相關(guān)。這說明了言語流暢性功能與負(fù)荷激活呈負(fù)相關(guān)，在相關(guān)性方面正確數(shù)比詞語總數(shù)更有意義，與Pu S等[16]研究不同的原因，可能是因?yàn)檠哉Z流暢性越差，代償性的負(fù)荷激活程度越高。

目前國內(nèi)外尚未有關(guān)于認(rèn)知功能與DeoxyHb相關(guān)性的分析，國外的相關(guān)性研究主要是探索癥狀與腦血流動力學(xué)改變的關(guān)系，比如主觀幸福感、自知力、陰性癥狀等與OxyHb的關(guān)系[17-19]，又如思維邏輯障礙與DeoxyHb有一定的相關(guān)性[20]。DeoxyHb代表的是去激活，表明該區(qū)未激活、血流較慢，導(dǎo)致DeoxyHb濃度升高，因此研究認(rèn)知功能和DeoxyHb的關(guān)系也是很有意義的。本研究發(fā)現(xiàn)DeoxyHb通道18正常組高于親屬組、精分組;差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。相關(guān)性分析表明，DeoxyHb的通道18代表的右外側(cè)背區(qū)的去激活與詞語總數(shù)、正確數(shù)存在弱的正相關(guān)。也就是說言語流暢性越好，DeoxyHb濃度越高，代表去激活程度越高，該區(qū)的血流越慢，因親屬組和精分組低于正常組，可為候選的內(nèi)表型。

總之，本研究發(fā)現(xiàn)從正常到一級親屬、患者之間，言語流暢性與前額葉OxyHb、DeoxyHb的改變存在相關(guān)性。結(jié)果提示右中間背側(cè)區(qū)的負(fù)荷性激活與言語流暢性呈負(fù)相關(guān);左額極的負(fù)荷性激活與言語流暢性呈負(fù)相關(guān);右外側(cè)背區(qū)的血流減慢，與言語流暢性呈正相關(guān)。但本研究樣本數(shù)較少，有待于擴(kuò)大樣本量來進(jìn)一步驗(yàn)證。本研究對于言語流暢性與不同腦區(qū)腦血流動力學(xué)改變的相關(guān)性研究，有助于為精神分裂癥的發(fā)病機(jī)制探索提供了新的方向。

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