精神科腦電生物學研究新進展

陳興時，宋立升，殷光中

精神科腦電生物學研究新進展

陳興時，宋立升，殷光中

21世紀是腦的世紀，腦電生物學是一門研究腦功能的科學，自然應擔負起這項重要任務。當腦電生物學研究與其他新技術(shù)的結(jié)合必將對神經(jīng)科學、精神醫(yī)學、神經(jīng)心理學、腦電生理學、信息科學及電子計算機科學等多個學科的發(fā)展有促進作用。本文概述近年來腦電生物學技術(shù)在國內(nèi)精神科臨床中的應用。

1 研究工具進展

腦電圖（EEG）：應用電子放大技術(shù)，從安置在頭皮上的電極描記出腦神經(jīng)細胞的自發(fā)生物電活動。

腦電地形圖（BEAM）：是運用特定的計算機技術(shù)，對腦電信號的參量進行分級及地形分布進行分析的一種成像技術(shù)。BEAM有多種分析法，就臨床常用的方法而論大致可分頻譜分析、功率譜分析和概率顯著性分布圖3大類。

動態(tài)腦電圖（AEEG）：是指對患者24 h常態(tài)活動進行腦電監(jiān)測（通過攜帶微型式磁帶記錄儀，儲存來自頭皮電極并通過前置放大器的信號），24h腦電監(jiān)測也稱為腦電Holter。

視頻腦電圖（VEEG）可分為近距離和遠距離兩種，目前大多采用前者。近距離（通常指醫(yī)院內(nèi)）VEEG系指在使用至少8個導程的EEG給患者記錄的同時，進行電視攝像，兩者在時間上必須同步。近年美國研制的儀器通常為彩色錄像及有分離屏幕技術(shù)，即用一個廣角鏡頭監(jiān)測全身，用另一個特寫鏡頭監(jiān)測面部，真實地再現(xiàn)患者面部表情、植物神經(jīng)變化及全身的情況，可顯示出腦電活動與臨床表現(xiàn)的相互聯(lián)系。

多導睡眠圖（PSG）：由二導EEG、二導眼動圖（EOG）和一導頦肌電圖（EMG）組成。根據(jù)診治的不同需求，還可帶有心電圖（ECG）、鼾聲監(jiān)測、鼻氣流、胸腹運動、血氧飽和度、體位及肢體活動等功能和指標。

Quisi：具有較新的創(chuàng)意，即一個簡化的設想，一臺敏感的放大器和一個分析軟件是該技術(shù)的核心。最后監(jiān)測結(jié)果的信息包括連續(xù)記錄8h睡眠信號，并可標注非快眼動期（NREM）和快眼動期（REM），自動生成一整夜睡眠結(jié)構(gòu)圖。

視覺誘發(fā)電位（VEP）：為一常用的腦誘發(fā)電位（BEP）技術(shù)，系指給予視覺刺激時，在兩側(cè)后頭部所記錄到的、經(jīng)視覺通路所產(chǎn)生的并經(jīng)疊加處理的電位變化。目前通常以閃光、棋盤格翻轉(zhuǎn)和顏色等作

為刺激而引起VEP。

聽覺誘發(fā)電位（AEP）：是指給予聲音刺激，從頭皮上記錄到的、經(jīng)聽覺通路所產(chǎn)生的并經(jīng)疊加處理的電位活動。

腦干聽覺反應（ABR）：采用120dB強度的交替疏密波短聲刺激一耳，另一耳以60dB白噪聲遮蔽，由此誘發(fā)并經(jīng)疊加處理，以反映腦干通路的電位活動。ABR由5～7個波組成，分別標以羅馬字Ⅰ～Ⅶ。所有這些波出現(xiàn)在短聲（10ms內(nèi)）刺激之后。

P50：是在刺激后約50ms時出現(xiàn)的一個正相波。正常的知覺需要一種感覺過濾器即感覺門控，P50是反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制功能的一個可靠指標。構(gòu)建P50應具備兩個條件：其一是成對刺激，刺激特性相同，其二是S1為新奇刺激。

軀體感覺誘發(fā)電位（SEP）：用電流刺激軀體（通常為肢體或手指、足趾）所引起的神經(jīng)沖動沿傳入神經(jīng)傳至脊髓感覺通路、丘腦至大腦皮層感覺區(qū)，在刺激的對側(cè)皮層感覺投射區(qū)相應的頭皮上所記錄到的經(jīng)疊加處理的電位活動。

關(guān)聯(lián)性負變（CNV）：在2個刺激條件下產(chǎn)生的特殊波形，是一種恒定的慢電位變化。先給被試者預告信號（S1），隔1250ms后再給命令信號（S2），當被試者接受命令信號時立即按鍵作出反應，這時在頭頂部和額部可記錄到一個負相偏轉(zhuǎn)的慢電位，即CNV波形。CNV須經(jīng)20次疊加處理才能記錄到，其出現(xiàn)的時間一般是在預告信號后300ms左右，其負相電位一直持續(xù)到被試者對命令信號作出操作反應，而電位則由負相向正相偏轉(zhuǎn)直至回到基線為止，CNV全程記錄一般為2 500 ms。

P300：所用的誘發(fā)刺激有2種或以上，隨機編成序列出現(xiàn)，其中有一種刺激為靶刺激，其他為非靶刺激。由這種特殊刺激程序誘發(fā)的是正相電位，通常出現(xiàn)在刺激后300 ms左右，故而得名。P300是一種常用的事件相關(guān)電位（ERP），因其產(chǎn)生與人的認知過程密切相關(guān)，故又是認知電位（CEP）“家族”中的一員。

N400：是ERP的負相波，采用圖像視覺測試所誘發(fā)的ERP中出現(xiàn)一個波峰，潛伏期在400ms的負相波，命名為N400。N400反映的信息內(nèi)容不僅比P300豐富，且更為特異。

失配性負波（MMN）：是從2個或多個來源聲音信號中，選擇某個來源或通道聲音進行辨別作業(yè)時，由非注意通道刺激序列背景刺激與靶信號微小差別所誘發(fā)。潛伏期約200 ms。

平穩(wěn)眼跟蹤運動（SPEM）：測量SPEM的方法是讓受試者跟蹤一個目標，該目標通常是作擺動運動或三角運動的小光點。眼動通常用眼電圖或紅外反射光技術(shù)記錄。

磁刺激器（MS）：在常態(tài)下，細胞膜保持1個電位差。靜態(tài)細胞的跨膜電位是－70mV（細胞內(nèi)更負）。外加電場疊加到細胞膜兩側(cè)可以改變細胞膜電位差，因此，外加電場能夠除極化細胞膜，激活可興奮性組織，如：神經(jīng)等。利用電磁感應的原理可以產(chǎn)生適合于神經(jīng)刺激的電場，而且具有非侵入性。使用單脈沖磁刺激器（TMS）時，激活的源泉是時變磁場在組織內(nèi)的感應電場。使用TMS的腦刺激是在腦外頭皮上產(chǎn)生強磁場脈沖實現(xiàn)的，磁場脈沖在腦內(nèi)感應出電場。當感應電流超過神經(jīng)組織興奮閾值時，磁刺激就象電刺激一樣刺激相應部位的組織。磁場感應的電場激活皮質(zhì)神經(jīng)元。TMS既可以興奮皮質(zhì)又可以干擾它的功能。已觀察到的興奮效應通常是肌肉抽動或光幻視；而“損傷”模式，TMS可以瞬間抑制感覺和干擾任務執(zhí)行。磁刺激儀有兩種類型：TMS和重復脈沖磁刺激儀（rTMS）。后者可以產(chǎn)生1～60Hz的刺激群。

腦磁圖（MEG）：起源于腦的同一電流既可產(chǎn)生EEG，也可在頭部產(chǎn)生磁場，稱為神經(jīng)磁場，這種磁場的測量稱為腦電磁圖。有關(guān)MEG研究較活躍，在一些核心技術(shù)方面也有較明顯的改進。例如導聯(lián)數(shù)目前最多已增加到256導。在圖像處理、磁屏蔽、避免磁場失真、晶體技術(shù)等方面都得到了發(fā)展。另外，對于測定MEG的超導量子干涉裝置也有了進一步的改進。

2 臨床應用進展

2.1 常規(guī)檢測在已引進上述技術(shù)的我國精神衛(wèi)生機構(gòu)中，EEG、BEAM、AEEG、VEEG、VEP、AEP、ABR、SEP、P300和SPEM 10項技術(shù)已作為精神科的臨床檢測，MS用于精神疾病的輔助治療。

2.2 科學研究集中于情感性精神病、強迫性神經(jīng)癥及精神分裂癥等精神疾病研究，詳見本專題報道中和有關(guān)參考文獻。目前MEG還不能普及推廣應用，僅用于實驗室科學研究。

3 展望和對策

精神科從生物學或是方法學而言，都是一個十分復雜的疾病。在過去的10余年里在腦電生物學的診斷應用方面已做了許多探索性工作，然而迄今尚無突破性進展。為推進精神科的腦電生物學診斷技術(shù)的發(fā)展，在今后的研究及臨床應用中需要考慮解決以下諸項問題。

3.1 改進和完善檢測技術(shù)第一信號系統(tǒng)的感覺誘發(fā)刺激軟件可以照搬照用，重新設計也較簡單；而對第二信號系統(tǒng)的誘發(fā)刺激軟件（目前多數(shù)由美國、英國及丹麥等國設計），因中西方文化、語言文字和思維習慣的差異而在我國難以直接使用，故亟需根據(jù)中國人的文化、語言文字和思維特點，設計相應的認知電位誘發(fā)刺激軟件。上述新技術(shù)的每一個環(huán)節(jié)亦應進一步完善和提高。最新的腦電生物技術(shù)應當包括提供網(wǎng)絡系統(tǒng)和各種現(xiàn)代支持系統(tǒng)。

3.2 正確控制測定變量實驗研究時，需更好地控制影響正常人或患者腦電生物測定值的變量。與疾病研究相關(guān)并要控制的變量有：臨床分型、病程、疾病嚴重程度、個體素質(zhì)和遺傳基礎(chǔ)、治療用藥、腦電生理記錄時點、刺激條件以及有關(guān)變量因素等。

3.3 腦電生物需與其他手段結(jié)合研究主要有（1）行為學或神經(jīng)心理學指標。（2）與現(xiàn)代影像技術(shù)，如功能性磁共振（fMRI）等和腦功能影像檢查結(jié)合。（3）與基礎(chǔ)醫(yī)學研究緊密結(jié)合，首選指標DNA分析及其他生物化學測定指標等。與分子生物學相結(jié)合的腦電生物研究，代表了腦電生物發(fā)展的一個重要方向。

3.4 重視與臨床的緊密結(jié)合鼓勵與臨床研究者進行合作，因為任何臨床檢測方法，哪怕是先進的SPECT、PET、fMRI和MEG，如不與臨床結(jié)合，其意義都將黯然失色。

3.5 國際腦電生物學數(shù)據(jù)共享上述腦電生物學數(shù)據(jù)是醫(yī)療、教學和研究活動中所產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品和相關(guān)信息。它具有一般科學數(shù)據(jù)的特性，即數(shù)據(jù)的可重復利用和可開發(fā)價值，并在廣泛應用過程中得到增值，是腦電生物學發(fā)展必須的科技資源。人類基因組計劃是醫(yī)學科學數(shù)據(jù)共享成功的典范，它將信息技術(shù)應用人類基因的研究，組織世界上最頂尖的實驗室和科學工作者按照同一計劃，分工合作，取得了舉世公認的成就。為此，我們要盡快建立國際腦電生物學數(shù)據(jù)管理和共享服務系統(tǒng)，解決目前各專業(yè)條塊分割的現(xiàn)象。

略，讀者需要可向編輯部索取)

10.3969/j.issn.1671-0800.2014.04.002

R749.05

C

1671-0800(2014)04-0379-03

上海申康新興前沿技術(shù)項目（SHDC12013116）；國家臨床重點?？瀑Y助項目（衛(wèi)生部醫(yī)政司2011-873）；江蘇省臨床醫(yī)學科技專項項目（BL2013018）；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（2010CB529605）

200030上海，上海交通大學醫(yī)學院附屬精神衛(wèi)生中心（陳興時、宋立升）；蘇州大學附屬廣濟醫(yī)院（殷光中）

宋立升，主任醫(yī)師，碩士研究生導師，主要研究方向：精神康復學和診療新技術(shù)研究。Email:slslulu@163.com