研究者设计了Fastball任务早期诊断阿尔茨海默病

一项新的记忆评估技术可能为阿尔茨海默病的早期诊断铺平道路阿尔茨海默病是大约 60% 痴呆症病例的根本原因。该方法使用脑电图(EEG)来测量参与者在观看屏幕上闪烁的图像时的大脑活动。

目前对阿尔茨海默病的诊断测试在其早期阶段并不有效，这意味着阿尔茨海默病通常只有在疾病过程的晚期才被诊断出来。所以，确实需要早期诊断工具，以便及时启动生活方式干预，以减缓认知能力下降的速度。这种工具还可以通过在临床试验中更早、更准确地识别痴呆症患者来帮助药物开发。

Data analysis: George Stothart examines the Fastball EEG data. (Courtesy: Nic Delves Broughton/University of Bath)

由巴斯大学(Universityof Bath)的认知神经科学家George Stothart 领导的研究小组开发基于脑电图的新测试。他们认为，这种测试可以将诊断年龄降低多达五年。从长远来看，这项被称为 Fastball EEG 的技术有可能进一步改善这一点。

FPVS 频率标记设计示意图。红色字母表示视觉呈现的标准和奇怪的刺激。黑线和蓝线代表对刺激的假设神经反应。频率图说明了对刺激频率的窄带响应。

脑电图的工作原理是使用放置在头皮上的多个电极（在脑电图帽中）来记录大脑的电活动。Fastball 使用一种称为快速周期性视觉刺激 (FPVS) 的方法，该方法在受试者查看一系列快速呈现的图像时测量大脑信号，其中一些图像以较慢的间隔重复。该技术在捕捉一个人记住图像时发生的脑电波的细微变化方面非常有效。

Fastball EEG 的一大优势是它是完全被动的。进行测试的人在完成任务之前不会得到任何指示，这一点很重要，因为患者可能很难遵循复杂的指示，而且也不会被要求思考、回应或记住任何项目。这项技术成本低、非侵入性，并且使用了医院已经具备的技术。

Stothart解释道:“Fastball提供了一种真正新颖的方法来测量我们的大脑是如何运作的。”“被评估的人不需要理解测试，甚至不需要做出反应，他们只需看着屏幕上闪烁的图像，通过我们操纵出现的图像的方式，我们可以了解他们的大脑能做什么，不能做什么。”

Fastball试验

任务设计跨越了识别，重复和控制条件。Pre-Fastball 编码:在识别条件下，只有被试大声说出图像，然后在2AFC识别任务中识别与之前未见过的图像配对的图像。Fastball:在所有三种情况下，每个图像以3Hz呈现时，都会引出一个基频F。黑色和蓝色的线表示对标准和古怪图像的假设神经反应。在识别条件下，由于在编码任务中之前观看了图像，以及在Fastball任务中重复展示了奇怪的图像(每13次，伪随机顺序)，会引发奇怪的反应f。在重复条件下，由于在Fastball任务中反复呈现奇怪的图像(每次13次，伪随机顺序)，才会引出奇怪的反应f。

在随机选择的10%标准图像中，当十字架变成红色时，受试者注意固定十字架并按键。Post-Fastball 2AFC：在2AFC任务中，受试者识别出以前见过的oddballs和随机选择的标准图像子集。以前见过的图像与新的，以前未见过的图像一起呈现。

FPVS 程序在 EEG 中引起两个离散的频率响应，这反映了参与者对刺激的周期性神经反应。第一个反映了图像呈现频率的视觉处理。第二个反映了大脑对先前看到的图像的反应，并反映了患者的识别记忆。在这一秒分析 EEG 频谱，较慢的频率可以量化患者的记忆反应。

在《Brain》上报道的一项研究中，Stothart 和合作者在 20 名阿尔茨海默病患者、20 名健康老年人和 20 名健康年轻人中测试了 Fastball EEG。参与者在识别、重复和控制三种条件下完成Fastball任务，用时不超过3分钟。在识别条件下，预先查看了8张图像，然后在一系列独特的先前未见过的图像中重复显示。在重复条件下，这8张图像没有被提前看到，但是在Fastball任务期间被重复。在控制条件下，受试者只观看了一系列新奇的图像。

对于识别和重复条件下，与健康的老年对照受试者相比，Fastball EEG 检测到阿尔茨海默病患者的识别记忆显着受损。在不包括图像识别的控制条件下，两组之间没有差异。 Fastball 测试还可以区分阿尔茨海默病患者与健康的老年人，准确率为 86%。在年老和年轻的健康对照组中，没有看到显著的表现差异。

在 Fastball 任务之后，参与者完成了一项强制选择任务，在该任务中，他们必须从两个选项中识别出之前看过的图像。在这里，研究人员观察到阿尔茨海默病患者和对照组之间几乎没有差异，这表明 Fastball 比这种行为识别测试对记忆表现更敏感。

地形图显示老年人和阿尔茨海默病患者在识别和重复条件下 f+ 的 SNR 存在显着差异

研究人员从中得出的结论，这种测量视觉识别记忆的新方法对阿尔茨海默病中识别记忆过程的变化非常敏感，仅凭行为测试是无法发现这种变化的。Stothart说:“我们目前用于诊断阿尔茨海默病的测试错过了该病的前20年，这意味着我们错过了帮助人们的巨大机会。”研究人员表示，“最终，像这样一种工具的圣杯将是一种用于所有中年人的痴呆症筛查工具，无论症状如何，就像我们检测高血压一样。我们离这个目标还有很长的路要走，但这是朝着这个目标迈出的一步。”

该团队现在已经将这种方法扩展到痴呆症的早期阶段，检查轻度认知损伤的受试者(对一些人来说，这是阿尔茨海默病的前兆)。Stothart告诉《Physics World》:“我们正在对轻度认知障碍患者进行纵向研究，使用扩展的Fastball任务来捕捉一系列认知功能。”

作者：Tami Freeman

翻译：Tina；排版：羽化

参考信息：

George Stothart, Laura J Smith, Alexander Milton, Elizabeth Coulthard, A passive and objective measure of recognition memory in Alzheimer’s disease using Fastball memory assessment, Brain, Volume 144, Issue 9, September 2021, Pages 2812–2825,

https://doi.org/10.1093/brain/awab154

https://physicsworld.com/a/eeg-test-could-enable-early-diagnosis-of-alzheimers-disease/