支氣管哮喘兒童GO/NOGO范式實驗執行功能及其與肺功能的相關性分析

【摘要】 背景 哮喘兒童的執行功能方面存有缺陷會影響患兒的生活質量和心理健康，執行功能與肺功能之間關系的研究較少。目的 研究支氣管哮喘兒童是否存有執行功能障礙及其具體表現形式；探討支氣管哮喘兒童執行功能與肺功能檢測指標的關系。方法 選取2020年6月—2022年4月就診于蘇州大學附屬第三醫院（常州市第一人民醫院）兒科門診且被診斷為支氣管哮喘的兒童35例為哮喘兒童組，同時納入蘇州大學附屬第三醫院（常州市第一人民醫院）兒科門診就診的健康兒童35例為健康對照組，采用GO/NOGO范式實驗收集執行功能指標，并檢測其肺功能，采用Pearson相關分析與Spearman秩相關分析探討執行功能指標與肺功能檢測指標的關系。結果 哮喘兒童組擊中數低于健康對照組，反應時間、反應時間變異性、漏報錯誤數高于健康對照組（Plt;0.05）。Pearson相關分析/Spearman秩相關分析結果顯示，哮喘兒童反應時間與最大肺活量（VCmax）、用力肺活量（FVC）呈負相關，反應時間變異性與VCmax、FVC、第1秒用力呼氣容積呈負相關，漏報錯誤數與用力肺活量占預計值百分比呈正相關（Plt;0.05）。結論 與健康兒童相比，哮喘兒童持續注意力、反應速度存在障礙，哮喘兒童的執行功能障礙與肺功能檢測指標具有相關性，主要表現在持續注意力、反應速度降低。

【關鍵詞】 支氣管哮喘；兒童健康；執行功能；呼吸功能試驗；相關性研究；GO/NOGO范式實驗

【中圖分類號】 R 562.25 R 395.9 【文獻標識碼】 A DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0843

【引用本文】 李靜波，龐高峰，任艷玲，等. 支氣管哮喘兒童GO/NOGO范式實驗執行功能及其與肺功能的相關性分析［J］. 中國全科醫學，2023，26（20）：2503-2507. DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0843. ［www.chinagp.net］

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Executive Function of GO/NOGO Paradigm Experiment in Children with Bronchial Asthma and Its Relationship with Pulmonary Function LI Jingbo，PANG Gaofeng，REN Yanling，SHA Xixue，NI Huiping*

Department of Pediatric，the Third Affiliated Hospital of Soochow University（the First People's Hospital of Changzhou），Changzhou 213003，China

*Corresponding author：NI Huiping，Chief physician；E-mail：cznihuiping@sina.com

【Abstract】 Background Children with asthma may have deficits in executive functioning，affecting the quality of life and mental health of children. However，there are few studies on the relationship between executive function and pulmonary function. Objective To investigate whether executive dysfunction is comorbid and its specific manifestations and analyze the relationship between executive function and pulmonary function in children with bronchial asthma. Methods A total of 35 children diagnosed with bronchial asthma in the pediatric outpatient of the Third Affiliated Hospital of Soochow University（the First People's Hospital of Changzhou）from June 2020 to April 2022 were selected as the children with asthma group，and 35 healthy children were included in the pediatric outpatient of the Third Affiliated Hospital of Soochow University（the First People's Hospital of Changzhou） as the healthy control group. The GO/NOGO experiment was used to collect the executive function indexes and detect the pulmonary function. Pearson correlation analysis and Spearman rank correlation analysis were used to explore the relationship between executive function indexes and pulmonary function test indices. Results The number of hits in the children with asthma group was lower than that in the healthy control group，and the response time，response time variability and missed reporting errors were higher than those in healthy control group（Plt;0.05）. The results of Pearson correlation analysis /Spearman rank correlation analysis showed that response time was negatively correlated with maximum vital capacity（VCmax）and forced vital capacity（FVC）in children with asthma，and response time variability was negatively correlated with VCmax，FVC and forced expiratory volume in one second（Plt;0.05）. The number of missed reports was positively correlated with percent predicted forced vital capacity（Plt;0.05）. Conclusion Compared with healthy children，children with asthma perform sustained attentional deficits and reaction rate deficits，and the executive function indexes of children with asthma is correlated with pulmonary function test indices，mainly manifested in sustained attention，reaction speed decreased.

【Key words】 Bronchial asthma；Child health；Executive function；Respiratory function tests；Correlation study；GO/NOGO paradigm experiment

支氣管哮喘（以下簡稱哮喘）是由多種炎性細胞、細胞因子、炎性遞質共同參與的慢性氣道炎癥性疾病，也是兒童期常見的慢性氣道疾病，目前全球哮喘患病人數約有3億，預計在2025年增長至4億［1］。調查結果顯示，我國哮喘患病人數接近4 570萬，占我國總人口的4.2%［2］。隨著哮喘發病率增高，其所帶來的身體、心理及行為，尤其是執行功能的負面影響，逐漸得到臨床及患兒家長的密切關注。有研究發現，與健康的同齡人相比，哮喘兒童在沖動抑制能力和轉移注意力的執行功能方面存有缺陷［3］，而執行功能障礙會影響兒童的學習成績、生活質量和心理健康［4-5］。本研究對哮喘兒童與健康對照兒童進行GO/NOGO范式實驗，收集執行功能指標，并檢測哮喘兒童肺功能，對執行功能指標與肺功能檢測指標進行相關性分析，為臨床疾病的診斷及預防提供依據。

1 對象及方法

1.1 研究對象 選取2020年6月—2022年4月就診于蘇州大學附屬第三醫院（常州市第一人民醫院）兒科門診且被診斷為哮喘的兒童35例為哮喘兒童組，同時以年齡、性別匹配原則納入健康兒童35例為健康對照組。納入標準：（1）哮喘診斷參照《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南（2016版）》［6］；（2）哮喘兒童組與健康對照組兒童均為右利手，入組前2周均未服用過精神活性藥物。排除標準：患有精神疾病、癲癇和其他錐體外系統相關神經疾病，存在特殊學習困難及閱讀語言障礙。研究對象均同意參加本研究，并由法定監護人簽署知情同意書。本研究獲得蘇州大學附屬第三醫院（常州市第一人民醫院）倫理委員會批準〔倫理編號（2021）科第100號〕。

1.2 研究方法

1.2.1 GO/NOGO范式實驗 采用持續性操作任務GO/NOGO范式實驗。使用美國E-prime軟件編程刺激編碼，刺激數字以“黑屏白圖”呈現在顯示器上，呈現

200 ms，間隔1 300 ms，共700個數字。數字“1”是提示刺激，數字“1”后的數字“9”為GO刺激，占數字序列的10%，數字“1”出現“非9”數字為NOGO刺激，占數字序列的10%，其他數字均為無效刺激，占數字序列的80%，要求受試者GO刺激（數字“1”后面的數字“9”）產生按鍵反應，NOGO刺激及無效數字刺激均不產生按鍵反應，電腦自動記錄行為學結果。受試者坐在光線較暗的隔音室進行檢測，先閱讀實驗指導語，然后進行實驗練習，待掌握后開始正式檢測。

1.2.2 肺功能檢測 哮喘兒童入院后完成肺通氣功能檢測、脈沖震蕩檢測。檢測前1 d不吸入哮喘治療相關藥物，檢測前空腹。本研究采用德國MasterScreen型肺功能儀，由專業醫師對其進行校準后，錄入哮喘兒童基本信息（姓名、年齡、性別、身高、體質量等），然后告知哮喘兒童檢測方法并訓練，待其掌握后進行肺功能檢測并記錄相關數據。

1.2.3 數據收集 （1）GO/NOGO檢測指標分2類：①正確反應，指出現GO刺激（數字“1”后出現的數字“9”）后做出的按鍵反應，包括擊中數、反應時間、反應時間變異性；②漏報錯誤，指出現GO刺激后沒有做出正確的按鍵反應，包括漏報錯誤數；（2）肺功能檢測指標：肺通氣功能檢測指標包括最大肺活量（VCmax）、最大肺活量占預計值百分比（VCmax%pre）、用力肺活量（FVC）、用力肺活量占預計值百分比（FVC%pre）、第1秒用力呼氣容積（FEV1）、第1秒用力呼氣容積占預計值百分比（FEV1%pred）、FEV1/FVC占預計值百分比（FEV1/FVC%pre）；脈沖震蕩檢測指標包括總氣道阻力（R5）、總氣道阻力占預計值的百分比（R5%pre）、中心氣道阻力（R20）、中心氣道阻力占預計值的百分比（R20%pre）、外周氣道阻力（X5）、共振頻率。

1.2.4 相關定義 本研究執行功能障礙定義為個體工作記憶、轉移和抑制能力下降或者缺失優化靈活的反應、決策、處理問題的能力，導致個體出現思維組織、語言表達及行為能力的下降或者異常［5］。

1.3 統計學方法 應用SPSS 26.0統計學軟件對數據進行分析。符合正態分布的計量資料采用（x-±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態分布的計量資料采用M（QR）表示，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。符合正態分布的計量資料相關性分析采用Pearson相關分析，不符合正態分布的計量資料相關性分析采用Spearman秩相關分析。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 哮喘兒童組與健康對照組GO/NOGO范式實驗檢測指標比較 哮喘兒童組擊中數低于健康對照組，反應時間、反應時間變異性、漏報錯誤數均高于健康對照組，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表1。

2.2 GO/NOGO范式實驗檢測指標與肺功能檢測指標的相關性分析 Pearson相關分析/Spearman秩相關分析結果顯示，哮喘兒童反應時間與VCmax、FVC呈負相關，反應時間變異性與VCmax、FVC、FEV1呈負相關，漏報錯誤數與FVC%pre呈正相關（Plt;0.05），見表2。

3 討論

哮喘是一種以氣道慢性炎癥和氣道高反應為特征的異質性疾病，多表現為咳嗽、喘息、氣促、胸悶等，常在夜間和/或凌晨發作或加重［6-7］。

執行功能是中樞神經系統的高級認知過程，是指個體通過調控、指導意識和行為，以靈活、優化的方式使個體產生協調有序、有目的性的行為，主要分為工作記憶、轉移和抑制3個部分。執行功能與大腦前額葉區域皮質、紋狀體、丘腦及后腦部分區域有關［8-10］，其發展于1歲左右開始，直至成年期。7～13歲是兒童執行功能及相關腦功能快速發展的一個重要階段，在這個年齡段大腦具有高度可塑性，可以通過刻意訓練使執行功能障礙的兒童病情得到控制［11］。研究哮喘兒童是否存有認知功能障礙及其具體表現，包括其與肺功能檢測指標的相關性，有助于針對其病情變化情況進行診斷及預防，盡早控制病情。

臨床上關于執行功能的檢測方法有很多種，持續性操作任務就是其中之一，持續性操作任務GO/NOGO范式實驗是檢測兒童反應抑制力的經典實驗方法，其擊中數、反應時間變異性反映持續注意力，反應時間反映反應速度，漏報錯誤數反映注意力缺陷障礙［12］。HAJEK等［13］在研究6～14歲哮喘兒童的執行功能時發現，哮喘兒童沖動抑制能力和工作記憶能力均低于正常兒童。SONNEY等［3］研究發現，與健康同齡人相比，哮喘兒童在沖動抑制和轉移能力方面存在障礙。本研究結果顯示，與健康對照兒童相比，哮喘兒童在持續注意力、反應速度方面存有障礙，與上述研究結果一致。

哮喘兒童出現持續注意力及反應速度障礙，主要表現為注意力難以集中或者維持時間短、容易分心、反應速度慢、沖動、易怒、學習困難等［14］。哮喘兒童出現執行功能障礙主要考慮與炎性遞質、機體周期性缺氧及睡眠障礙有關［4，15-16］。哮喘兒童免疫球蛋白（Ig）E分泌增加，5-羥色胺（5-HT）水平下降，輔助性T淋巴細胞（Th）1/Th2和TH17/調節性T淋巴細胞（Treg）免疫失衡，Th2、Th17細胞活性增加，炎性細胞因子白介素（IL）4、IL-5、IL-13等分泌增加，這些炎性因子通過血-腦脊液屏障激活大腦神經免疫通路，影響前額葉皮質功能，從而影響哮喘兒童的執行功能［15，17-20］。哮喘發作時，氣道黏膜水腫、腺體分泌增加、氣道平滑肌痙攣，氣道炎癥及黏液分泌會引起管腔阻塞，反復發作會引起反復氣道炎癥，從而出現氣道重塑，機體通氣量下降［21-22］。當通氣量小于機體的需氧量時，機體會出現缺氧，大腦耐缺氧能力差，會引起其結構功能出現異常，進一步損傷執行功能。與正常氧濃度狀態下的受試者相比，低氧狀態下的受試者的持續注意力、記憶力、反應速度等出現障礙［23］；間歇性缺氧會對神經突觸可塑性、神經增長造成負面影響，進一步損傷記憶能力、學習能力及執行功能表現［16］。控制不佳、慢性持續期的哮喘兒童會出現睡眠模式改變，出現睡眠中斷次數增加、睡眠潛伏期延長、入睡困難，甚至會出現睡眠恐懼等睡眠障礙表現［17-20，24］。睡眠障礙可能通過影響前額葉皮質的上下環路或通過影響前額葉皮質的神經化學底物，影響執行功能神經信號傳導通路，最終影響哮喘兒童的執行功能，出現白天困倦、注意力不集中、反應速度慢等執行功能障礙表現［17-20］。

肺功能檢測是哮喘患者常見的評估方法，肺功能狀況可反映哮喘患兒疾病的發展和治療效果［25-27］。本研究采用肺通氣功能和脈沖震蕩檢測，肺通氣功能檢測評估哮喘兒童是否存有阻塞性功能障礙及氣道阻塞程度，評估指標為FEV1/FVC、FEV1%pred等；脈沖震蕩檢測評估哮喘兒童是否存在呼吸阻力及阻力存在部位，評估指標為R5、R20%pre等［28］。哮喘控制不佳、反復發作會影響其肺功能，出現通氣功能障礙。本研究結果提示哮喘兒童執行功能障礙與肺功能檢測指標具有相關性，主要表現在持續注意力、反應速度方面。哮喘兒童注意力缺陷多動障礙與哮喘的病情嚴重程度有關，成年人及老人的認知功能障礙可能與肺功能下降有關，主要與較低的FEV1水平相關［29-31］，肺功能下降可能與執行功能下降共用一套神經通路，也可能是執行功能障礙的重要早期指標［32］。但肺功能降低影響執行功能的方式及機制尚不清楚，可進一步研究。

綜上所述，本研究結果提示與健康對照兒童相比，哮喘兒童在持續注意力、反應速度方面存有障礙；哮喘兒童持續注意力、反應速度與肺功能檢測具有相關性。

作者貢獻：李靜波負責撰寫論文及修訂；李靜波、龐高峰進行試驗及研究方案設計；李靜波、任艷玲進行實驗數據研究結果的分析與解釋；龐高峰、任艷玲、倪慧萍負責審校文章，綜合把握文章質量；李靜波、沙曦雪負責數據收集和整理；龐高峰、倪慧萍評估試驗實施的可行性。

本文無利益沖突。

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（收稿日期：2022-08-11；修回日期：2023-01-09）

（本文編輯：鄒琳）