原發失眠病人腦電波及腦電頻帶功率與事件相關電位P300的相關性

［摘要］目的探討原發失眠病人腦電波、腦電頻帶功率與事件相關電位P300的相關性，為評估原發失眠對大腦功能及認知功能的影響提供客觀依據。方法選取原發性失眠病人31例為研究對象（失眠組），以正常成人31例為對照（正常組），分別進行常規腦電監測、事件相關電位P300（P3a及P3b）檢查，分析腦電波占比、腦電頻帶功率及P3a和P3b潛伏期、波幅等數據及其相關性。結果失眠組與正常組P3a和P3b潛伏期及波幅、腦電α波及β波占比、FTT-β頻帶功率、FTT-總頻帶功率差異均具有統計學意義（Z=-6.84～-1.99，Plt;0.05）。腦電β波占比及FTT-β頻帶功率與P3b潛伏期呈正相關（r=0.483、0.517，Plt;0.05）；腦電β波占比及FTT-β頻帶功率與P3b波幅呈負相關（r=-0.540、-0.691，Plt;0.01）。結論失眠病人腦電β波及FTT-β頻帶功率增加，事件相關電位P300改變，這可為評估失眠引起腦功能改變及認知功能障礙提供客觀依據。

［關鍵詞］入睡和睡眠障礙；腦電波；腦地形圖；事件相關電位，P300；認知功能障礙

［中圖分類號］R741.044［文獻標志碼］A［文章編號］2096-5532（2024）03-0422-03

doi：10.11712/jms.2096-5532.2024.60.107［開放科學（資源服務）標識碼（OSID）］

［網絡出版］https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20240730.1612.006;2024-07-3111：35：47

Correlation of brain wave and electroencephalography frequency power with event-related potential P300 in patients with primary insomnia" HAN Jie， SHAO Mingju， GAO Chengfei， ZHAO Lixia （Department of Neurology， The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266000， China）

［Abstract］ObjectiveTo investigate the correlation of brain wave and electroencephalography （EEG） band power with event-related potential P300 in patients with primary insomnia， and to provide an objective basis for evaluating the impact of primary insomnia on brain function and cognitive function. MethodsA total of 31 patients with primary insomnia were enrolled as subjects （insomnia group）， and 31 healthy adults were enrolled as control group. Routine EEG monitoring and event-related potential P300 （P3a and P3b） examination were performed for both groups to investigate the proportion of brain waves， EEG band po-wer， and the latency and amplitude of P3a and P3b， and a correlation analysis was performed. ResultsThere were significant differences between the insomnia group and the control group in the latency and amplitude of P3a and P3b， the proportion of EEG α wave and EEG β wave， FTT-β frequency power， and FTT-total frequency power （Z=-6.84 to -1.99，Plt;0.05）. The proportion of EEG β wave and FTT-β frequency power were positively correlated with P3b latency （r=0.483，0.517;Plt;0.05） and were negatively correlated with P3b amplitude （r=-0.540，-0.691;Plt;0.01）. ConclusionThere are increases in EEG β waves and FTT-β frequency power in patients with insomnia， along with the changes in event-related potential P300， which can provide an objective basis for evaluating the brain function alterations and cognitive impairment caused by insomnia.

［Key words］sleep initiation and maintenance disorders; brain waves; brain electrical activity mapping; event-related potentials， P300; cognitive dysfunction

原發性失眠是指排除器質、心理、精神等因素，以睡眠進入及維持困難、易醒等為表現的失眠。長期失眠不僅會引起心腦血管、內分泌等系統紊亂，還會導致焦慮、抑郁的發生，影響認知、記憶、執行等功能[1-2]。在臨床工作中失眠引起的腦功能及認知功能改變主要依靠各種評分量表進行評估，缺乏客觀數據支持。常規腦電圖（EEG）、腦地形圖（BEAM）可評價大腦皮質高級信號活動及興奮性[3]，其在失眠研究中的作用受到越來越多專家的認可。事件相關電位（ERP）可用來客觀評估大腦認知功能[4]，P300是目前應用最廣的ERP成分，其潛伏期反映大腦接收處理信息所需時間，而波幅反映大腦喚醒狀態的波動[5]。本文研究通過對正常成人及原發失眠病人進行腦電波、腦電功率頻譜及ERP-P300的相關性分析，為評估失眠引起的腦功能及認知功能障礙提供客觀依據。現將結果報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2023年7月—2024年1月在我院神經內科門診就診的原發性失眠病人31例為研究對象（失眠組），其診斷均符合《國際睡眠障礙分類》原發性睡眠障礙的標準，病史≤3個月，匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）總分gt;7分。其中男14例，女17例；年齡20～67歲，平均（45.45±15.40）歲；受教育年限6～16年，平均（9.58±3.12）年。另選擇睡眠良好、自訴近2年內無明顯失眠經歷、身心健康的31例正常人作為對照組（正常組），其中男18例，女13例；年齡12～67歲，平均（38.68±15.23）歲；受教育年限6～16年，平均（11.13±3.41）年。兩組一般資料比較差異無統計學意義（Pgt;0.05），具有可比性。兩組排除標準：①有心腦血管病、糖尿病、高血壓、高脂血癥、腫瘤等慢性病史者；②近期外傷手術者；③患癡呆、抑郁、智力低下等精神類疾患者；④妊娠及哺乳期婦女；⑤聽力障礙不能配合檢查者。本文研究經我院倫理委員會審核批準，兩組參與者均簽署知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1常規EEG檢查采用美國尼高力32導腦電監測儀，按照國際10-20系統放置盤裝銀電極，單級導聯法采集原始腦電信號，以雙耳電極（A1、A2）為參考，同時前額正中接地，采樣頻率為100 Hz，濾波帶寬設置為1～35 Hz。受試者清醒閉眼、放松、深呼吸3 min，重復記錄2次，采集20 min腦電波形，數據存盤后進行快速傅里葉變換（FFT），對不同頻帶的腦電波信號進行功率頻譜的分析整合。

1.2.2ERP-P300檢查采用MEB-2306C肌電誘發電位儀（日本光電），受試者安靜閉目放松狀態下取坐位，選頭皮額中點（Fz）、頂中點（Pz）放記錄電極，雙耳電極為參考，右手腕處接地線；采用Oddball聽覺模式，以低音（1 000 Hz，40 db）為標準刺激，高音（2 000 Hz，80 db）為靶刺激，靶刺激出現率為20%，病人默認計數靶刺激，忽略低音刺激，兩種刺激隨機出現，每次持續1 min，間隔5 min重復記錄。頭皮表層可記錄到與靶刺激同步的皮質認知電位P3a（Fz）、P3b（Pz）。所有受試者檢查前72 h內未服用鎮靜催眠及精神類藥物，檢查前24 h內避免飲酒、咖啡、茶或攝入尼古丁，避免過度勞累、運動等影響睡眠的活動。

1.3統計學分析

采用SPSS 25.0軟件進行統計學分析。實驗數據應用Shapiro-Wilk方法進行正態性檢驗，結果顯示數據不符合正態分布，采用M（P25，P75）形式進行描述，組間數據比較采用秩和檢驗；相關性分析采用Pearson相關分析。以Plt;0.05表示差異有統計學意義。

2結果

2.1兩組腦電波、腦電功率頻譜及ERP-P300比較

失眠組腦電β波占比、FTT-β頻帶功率、FTT-總頻帶功率較正常組增加，腦電α波占比、FTT-α頻帶功率較正常組減少；失眠組P3a及P3b潛伏期較正常組延長，P3a及P3b波幅較正常組降低，差異均有統計學意義（Z=-6.84～-1.99，Plt;0.05）。見表1。

2.2失眠組腦電波、腦電功率頻譜與ERP-P300相關性

失眠組病人的腦電β波占比、FFT-β頻帶功率與P3a潛伏期、P3a波幅無相關性（Pgt;0.05）；腦電β波占比與P3b潛伏期呈正相關（r=0.483，Plt;0.05），與P3b波幅則呈負相關（r=-0.540，Plt;0.01）；FFT-β頻帶功率與P3b潛伏期呈正相關（r=0.517，Plt;0.05），與P3b波幅則呈負相關（r=-0.691，Plt;0.01）。正常組腦電波與P300各數據均無明顯相關性（Pgt;0.05）。

3討論

近年來EEG被廣泛應用于失眠診療中，董孟君等[6]研究發現失眠病人EEG常有陽性表現。β節律腦電波被很多研究證實是評價皮質覺醒的重要指標[7-8]。大腦皮質處于覺醒狀態時，額葉需要消耗β快波能量來維持認知功能，而額葉β頻帶功率的消耗擾亂了正常清醒、睡眠、覺醒狀態的平衡，使大腦皮質一直處于過度活躍、失抑制狀態，從而引起認知功能障礙[9]。本研究失眠組病人腦電波總體快波節律增加，后頭部頂枕區β波占比及FFT-β頻帶功率增加，而額葉區較正常組減少。本文結果與上述相關研究結果相一致。

多項臨床研究證實，失眠會引起認知功能改變[10-11]，ERP-P300是評價認知功能的客觀指標。ASEEM等[12]研究顯示，對志愿者進行睡眠剝奪，志愿者當晚即出現P300潛伏期延長及波幅降低的改變。KUSZTOR等[13]研究發現，慢性失眠病人存在認知功能受損，其P300潛伏期延長及波幅降低，與主觀睡眠障礙評分量表評分呈正相關。本研究結果顯示，失眠組較正常組P3a及P3b潛伏期均延長、波幅均下降，且波幅下降明顯，與上述研究結果相似，提示失眠組出現認知功能障礙，病人的信息處理分析能力受影響。

本研究對失眠組病人腦電波、腦電頻譜功率、ERP-P300等多組數據進行相關性分析，結果顯示，腦電β波占比、FFT-β頻帶頻率與P3b潛伏期呈正相關，與波幅呈負相關，提示失眠組β節律增多，P3b潛伏期延長，波幅明顯降低，說明本研究中失眠病人大腦皮質興奮及失抑制狀態下，認知功能會受損，影響大腦對信息處理的反應速度及處理分析能力；失眠組腦電β節律增加主要出現在后頭部頂枕區（P、O區），額區（F區）不明顯，而P3a、P3b分別是在皮質Fz點和Pz點收集到的ERP波形，從β波及P3b在大腦皮質出現的分布區看是相符合的，這是腦電β波占比、FFT-β頻帶頻率與P3a潛伏期及波幅無明顯相關性的原因。

綜上所述，原發性失眠病人早期便會出現大腦功能改變（β波占比、FTT-β頻帶功率增加）、認知功能受損（ERP-P300潛伏期延長，波幅下降）等改變。因此，對于失眠要早診斷、早干預，防止失眠引起的其他功能損害。常規EEG檢查、ERP-P300均具有靈敏度高、無創易重復、可定性診斷等優點，在失眠診斷中具有很好的應用價值；但EEG、ERP-P300也存在特異度不高、定位診斷不足等缺點。下一步會增加樣本數量和分類，結合靜息態功能磁共振[14]、顱腦超聲等檢查對慢性失眠、存在焦慮抑郁等并發癥的失眠進行研究，以期為不同類型失眠的評估提供更多客觀數據，也為進一步闡明失眠引起認知功能改變的機制提供幫助。

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（本文編輯黃建鄉）