成人β-地中海贫血患者的注意、反应抑制和ERP变化

β地中海贫血(β-TM)领域的ERP研究很少,且局限于儿童。SivanRaz,Ariel Koren和Carina Levin在British Journal of Haematology的文章指出,采用ERPs探讨成年β地中海贫血(beta thalassaemia major, β-TM)患者与健康对照者的认知神经功能差异。本研究采用停止信号任务(stop-signal task)测量注意力和反应抑制功能(二者是执行控制的指标),并将行为任务表现、ERPs和血红蛋白水平进行相关分析。结果显示,β-TM患者的认知能力受损、反应时间比对照组长、血红蛋白水平与Go刺激反应时负相关。β-TM患者的神经活动明显改变,反映在几个任务相关的ERP成分(P1、N1、P3)峰值增大。可能的解释是,β-TM患者在应对认知挑战时需要调用更多的认知资源。血红蛋白水平与各ERP成分存在显著相关性,血红蛋白越低,ERP波幅越高

关键词

β-TM,认知功能,ERP,血红蛋白,反应抑制,成人

方法

被试

β-TM组:17名β-TM成年患者(平均年龄23.94± 4.16, 男性9名,平均血红蛋白水平93.2±15.7g/L,平均铁蛋白水平17.9±10.4μg/l,11例脾切除)。所有患者均有定期输血计划(间隔3周)和iron-chelation疗法。8名患者在输血前进行检测,9名在输血后进行检测。输血后平均血红蛋白水平明显升高。对照组:25名健康被试(平均年龄23.38±5.77,11名男性,平均血红蛋白水平135.7±11.7g/L)。β-TM组与对照组的平均血红蛋白水平差异显著。

测量

停止信号任务(Stop-signal task):任务包含280个黑色箭头刺激,箭头左右指向的概率各50%。呈现顺序随机,呈现时间250ms。其中,75%的试次是Go试次,即被试需要通过鼠标左右按键来判断箭头的指向;25%的试次是Stop试次,Go刺激出现后马上呈现一个红色的“X”,被试必须抑制自己的行为,不对箭头的方向进行反应。每个试次结束后呈现1500ms的空屏。对GO试次和Stop试次的错误率和Go试次的反应时进行分析。

EEG/ERP记录和数据收集:收集数据使用64导EGI脑电设备,采样率250Hz,带通滤波0.1-100Hz,参考电极Cz。数据分析使用Net Station 4.2,以全脑平均为参考,滤波1-30Hz,分段-100-550ms,去除伪迹、垂直眼动和水平眼动。80%的试次最终得以保留分析。

刺激诱发的ERP成分:Go试次:P1(120-190ms)、N2(190-230ms)、P3(300-400ms);Stop试次:N2(220-280ms)、P3(280-460ms)。所有成分均分析以下脑区:额区(3,4,6,8,9通道)、左侧(16,20,22,24,25,26,27,28通道)、右侧(42,45,56,48,49,50,51,52通道)、枕区(33,34,35,36,37,38,39通道)。详见图1

图1 电极分布和用作分析的电极点

数据分析

行为数据: 对错误率进行2(条件:Go vs. Stop)×2(组别:β-TM vs. 控制组)的方差分析,对GoRTs进行独立样本T检验,行为结果与血红蛋白标准分数进行皮尔逊相关计算

ERP数据: 分别对Go试次和Stop试次各感兴趣区的ERP成分峰值进行独立样本T检验,比较组间差异,使用Bonferroni多重比较矫正。ERP结果与血红蛋白标准分数进行皮尔逊相关计算。

结果

行为结果

错误率:条件主效应显著[F(1,40) = 53.7, P = 0.0001], Stop试次(36.94%)的错误率显著高于Go试次(2.93%)。

GoRT:组别差异显著[F(1,40) = 9.65, P = 0.003],β-TM组的反应时显著长于控制组。血红蛋白水平与反应时负相关((r = -0.39, P = 0.01))。

上述结果表明, 被试在任务执行时需要监测和调整响应策略,以便在执行任务和停止任务的相互冲突之间实现最佳平衡。β-TM能力的受损可能是由于血红蛋白水平较低。

ERP结果

Go刺激: β-TM患者右侧脑区的P1、左右脑区的N1和左侧脑区的P3峰值显著高于对照组。统计结果见表1。ERP波幅与血红蛋白水平中度负相关,血红蛋白水平越低,ERP成分的峰值越大。详见表2。

表1 两组被试Go刺激下的描述性结果和统计结果

表2 Go刺激下血红蛋白水平与ERP峰值的相关

图2 两组被试Go刺激下左右脑区的组平均ERP波形图以及3种成分的地形图

Stop刺激: β-TM患者左右脑区、枕区的P1、右侧脑区的N2以及所有感兴趣脑区的P3峰值更高。统计结果见表3。同样,ERP波幅与血红蛋白水平中度负相关,血红蛋白水平越低,ERP成分的峰值越大。详见表4。

表3 两组被试Stop刺激下的描述性结果和统计结果

表4 Stop刺激下血红蛋白水平与ERP峰值的相关

图3 两组被试Stop刺激下额区、右侧脑区的组平均ERP波形图以及3种成分的地形图

讨论

1. β-TM患者各ERP成分的波幅均显著高于健康对照组,可能的解释是其完成Stop-signal task时需要调用更多的认知资源。较高的ERPs波幅可能反映出一种适应性的注意力加工和对反应的适应性抑制,以达到与健康对照相似的结果。

2. 血红蛋白水平与RTS呈中度显著负相关;血红蛋白水平越低,RT越长(越慢)。这一结果表明,低血红蛋白(β-TM的特征)可能至少在一定程度上导致患者有效应对任务需求的能力下降。

3. β-TM组患者对Go和Stop刺激的P1峰值幅度均大于对照组。P1的增强反映了在大脑在对刺激进行感知加工过程中调用更多脑资源。

4. 相对于对照组,β-TM患者对Go刺激反应的N1更强。N1可能反映出对早期感觉加工更受控的、自上而下的调节。

5. ERPs成分与血红蛋白水平显著负相关,血红蛋白越低,P1、N1、N2和P300振幅越大,这为后续研究探讨β-TM相关的神经认知障碍提供了相关支持。

结论

本研究探讨成年β-TM患者的注意、反应抑制及ERP表现。结果显示,β-TM患者的认知能力受损、反应时间比对照组长、血红蛋白与Go刺激反应时负相关。其神经活动明显改变,反映在几个任务相关的ERP成分峰值振幅增大。这些损伤和神经活动改变是否直接归因于贫血症及其潜在神经并发症,或与严重慢性疾病相关的其他因素,有待进一步的研究考证。

原文:

Attention, response inhibition and brain event‐related potentials alterations in adults with beta‐thalassaemia major

S Raz, A Koren, C Levin - British journal of haematology, 2019

原文发布于微信公众号 - 思影科技(siyingkeji)

原文发表时间:2019-07-01

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