錯誤相關(guān)負(fù)電位在精神科臨床上推廣——附50例正常成人分析

蘇州市廣濟(jì)醫(yī)院精神科* 杜向東 張廣亞 殷銘 楊勇 潘雯 董日霞 李哲 蓋海軍 葉剛 楊建功袁穎 沈建紅 潘能榮 陳興時 殷光中**

當(dāng)個體在執(zhí)行具有時間緊迫感的任務(wù)并出現(xiàn)錯誤反應(yīng)后，在其頭皮額中央?yún)^(qū)可以同步記錄到一個負(fù)向偏轉(zhuǎn)電位，稱為錯誤相關(guān)負(fù)電位（error-related negativity，ERN）[1，2]。 典 型 的ERN是錯誤行為發(fā)生后100～150 ms,或錯誤行為發(fā)生當(dāng)時出現(xiàn)的一個負(fù)波,波幅約10μV[3]。本實(shí)驗(yàn)中，我們應(yīng)用改良后的視覺Eriksen Flanker任務(wù)引出ERN,探討在本模式下產(chǎn)生的ERN的特征。

資料與方法

一、研究對象

50名健康志愿者于2013年3月至2015年2月入組，均為蘇州廣濟(jì)醫(yī)院職工。入組標(biāo)準(zhǔn)：

（1）體檢正常，未發(fā)現(xiàn)軀體疾病；

（2）血常規(guī)、生化常規(guī)和胸片均無異常；

（3）對受試者作精神檢查，確認(rèn)以往從未發(fā)生過各類精神障礙，目前精神狀況良好；

（4）否認(rèn)二系三代神經(jīng)精神疾病史；

（5）均為右利手，視力和聽力正常；

（6）母語為漢語，均可操普通話，文化程度大專以上。50名中，男性24名，女性26名；年齡21~55歲，平均(28±7)歲；受教育年限12~22年，平均(17±3)年。男女兩組的年齡和受教育程度的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

二、方法

實(shí)驗(yàn)在屏蔽室進(jìn)行，被試者坐于椅子上，兩眼注視屏幕中央，眼睛距屏幕100cm左右，要求受試者少動，刺激呈現(xiàn)和作出反應(yīng)時不眨眼，要求準(zhǔn)確作出按鍵反應(yīng)。所有試驗(yàn)均采用統(tǒng)一的指導(dǎo)語和檢驗(yàn)參數(shù)，固定操作人員。使用德國Brain Products公司的ERP記錄與分析系統(tǒng)，按國際10-20系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)電極帽記錄EEG[4]，鼻尖置參考電極，雙眼外側(cè)安置電極記錄水平眼電（hEOG），左眼上下安置電極記錄垂直眼電（vEOG）。所有頭皮電阻在10kΩ以下。濾波帶通0.5~70Hz，采樣頻率1000Hz。

本試驗(yàn)刺激材料采用改良后的視覺Erikson Flanker刺激模式[5]，刺激材料為5個字母組成 的 字 母 串：HHHHH、AAAAA、HHAHH、AAHAA。隨機(jī)呈現(xiàn)各200次，共800次。字母串大小為1.5cm×6cm。實(shí)驗(yàn)時先呈現(xiàn)小“+”，持續(xù)時間在400~700ms間隨機(jī)。隨后呈現(xiàn)4種刺激材料中的一種，持續(xù)時間125ms，要求被試者根據(jù)刺激材料中間的字母按鍵：“H”按“1”鍵，“A”按“5”鍵，接著呈現(xiàn)黑屏475ms，為被試者的反應(yīng)時間。在被試者反應(yīng)后（無論對錯），呈現(xiàn)黑屏500ms，如被試者無反應(yīng)，則呈現(xiàn)“再加快！”三字500ms，然后呈現(xiàn)下一個刺激。800個刺激被分為8個組塊（block），每個組塊包含100個刺激，4種刺激材料各呈現(xiàn)200次。試驗(yàn)正式開始前被試先練習(xí)3分。

腦電數(shù)據(jù)完成連續(xù)記錄后離線處理，采用Visual Analysis軟件，自動校正vEOG和hEOG。本機(jī)附有自動排除偽跡和抗噪音干擾功能。全部數(shù)值均由本機(jī)數(shù)字游標(biāo)功能予以自動測驗(yàn)、計算和顯示。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS11.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。用成組t檢驗(yàn)分析性別、左右側(cè)組間ERN的差別，以P＜0.05 認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

基本波形 健康成人兩種判斷行為誘發(fā)的ERN總平均波形及差異波（Cz、Fz、Pz、C3和C4，圖略)，可見在錯誤判斷反應(yīng)發(fā)生后50～100ms有一明顯負(fù)波（即ERN）。

ERN潛伏期和波幅（見表1）。

表1 50名健康成人ERN潛伏期和波幅比較（±s）

表1 50名健康成人ERN潛伏期和波幅比較（±s）

腦區(qū) 潛伏期（ms） 波幅（μV）Cz 50±12 8±3 Fz 48±13 8±4 Pz 49±12 8±3 C3 51±14 8±4 C4 53±11 8±4

左右側(cè)比較和男女比較 左右兩個電極C3、C4位置測得的ERN潛伏期和波幅在上述刺激間差異均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。男女組間的ERN潛伏期和波幅在 Cz、Fz、Pz、C3、C4五個腦區(qū)間，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

討 論

一、ERN方法學(xué)的建立

ERN是由Falkenstein等人首先發(fā)現(xiàn)[1]。ERN的刺激范式并不固定，研究者往往根據(jù)研究目的，使用不同的刺激范式來引出ERN。事實(shí)上，幾乎各種可以引出被試一定錯誤行為反應(yīng)的刺激范式都可引出ERN[6]。目前常用的引出ERN的刺激范式有Erikson Flanker任務(wù)[7]、Stroop色詞命名任務(wù)[8]、Go/NoGo任務(wù)[9]、圖片命名任務(wù)[10]等，但應(yīng)用最廣的是“Erikson Flanker刺激范式”。該范式通過在目標(biāo)刺激周邊設(shè)置一些沖突刺激，誘使被試出現(xiàn)一定比例的錯誤，從而誘發(fā)出ERN。

本研究根據(jù)課題目的，又設(shè)計成字母Erikson Flanker任務(wù)（letter flanker）或面孔表情Erikson Flanker任務(wù)（face flanker）等[5,6]。以最典型的字母Erikson Flanker刺激范式為例，實(shí)驗(yàn)者向被試提供一系列由5個字母組成的字符串，如“HHAHH”、“HHHHH”、“AAAAA”、“AAHAA”，要求被試根據(jù)中間字母按相應(yīng)的鍵，由于提供給被試的反應(yīng)時間很短，幾乎所有被試都會出現(xiàn)按鍵錯誤，從而成功誘發(fā)穩(wěn)定的ERN。

二、健康成人的選擇及特征

有關(guān)精神疾病誘發(fā)電位的一些指標(biāo)存在的差距，有些學(xué)者將其原因歸咎為研究的設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)參數(shù)的不同。然而，我們認(rèn)為除此之外，還應(yīng)將研究對象的篩選標(biāo)準(zhǔn)考慮在內(nèi)。因?yàn)橹挥杏辛私】嫡Ｈ说母拍钪螅艜薪】嫡Ｈ说恼ＤX電波指標(biāo)這個概念。為此，我們參考目前國內(nèi)ERP的正常人標(biāo)準(zhǔn)而制定本研究的入組標(biāo)準(zhǔn)，以保證研究對象在生理、心理和社會功能均在健康之列。由于我們對本研究對象采用了相同的入組標(biāo)準(zhǔn)，并用同樣的實(shí)驗(yàn)方法和研究指標(biāo)，因此即使儀器設(shè)備不同，所得結(jié)果的差異應(yīng)無統(tǒng)計學(xué)意義，故其研究結(jié)果對蘇州和上海地區(qū)健康成人的同類研究具有一定的參考價值。

本研究選取腦中線部位上ERN額區(qū)、中央?yún)^(qū)、頂區(qū)及左右中央?yún)^(qū)作為安置點(diǎn)，有助于提高測量的可信度[11]。以這一刺激序列引出的ERN波形不僅出現(xiàn)率高，波形易讀，且重復(fù)性好。

三、ERN的臨床推廣價值

近年來，由于多數(shù)學(xué)者傾向于認(rèn)為ERN起源于前扣帶回，而且這一成份不僅出現(xiàn)于錯誤反應(yīng)時，如果存在反應(yīng)沖突，在正確反應(yīng)時也可以記錄到[12]。因此，又有學(xué)者提出另一種觀點(diǎn)，認(rèn)為引發(fā)ERN的可能不是錯誤察覺過程，而是反應(yīng)沖突（conflict detection/response conflict）過程：兩種或兩種以上行為反應(yīng)的競爭，誘發(fā)出了ERN[12]。除了上述這一主要觀點(diǎn)外，近年來也有作者提出ERN反映的可能僅僅是個體對自身反應(yīng)的檢查（response checking）過程[3]。總之，目前對ERN具體意義的解釋尚無定論，但多數(shù)學(xué)者均同意：ERN反映了個體對自身錯誤的內(nèi)部監(jiān)控過程。近年來，功能性磁共振（fMRI）及高密度腦電生理已應(yīng)用于臨床，下一步我們將空間成像和時間成像相結(jié)合，將更完整深入地揭示錯誤監(jiān)控機(jī)制[13，14]。

1 Hohnsbein J, Falkenstein M, Hoormann J, et al. Error processing in visual and auditory choice reaction tasks. J Psychophysiol.1989, 3：320-324.

2 Gehring WJ, Goss B, Coles MGH, et al. A neural system for error detection and compensation. Psychological Science. 1993,4：385-390.

3 陳興時,張明島,王繼軍, 等.錯誤相關(guān)負(fù)電位及其在精神科的臨床應(yīng)用.中華精神科雜志. 2008, 41(4)：247-249.

4 Picton TW, Bentin S, Berg P, et al. Guidelines for the using human event-related potentials to study cognition: Recording standards and publication criteria. Psychophysiology. 2000,37(2)：127-152.

5 Boksem MA, Top s M, Wester AE, et al. Error-related ERP components and individual differences in punishment and reward sensitivity. Brain Res. 2006, 1101(1)：92-101.

6 沈漁邨主編.精神病學(xué). 第5版. 北京：人民衛(wèi)生出版社,2009, 183-198.

7 Morris SE, Yee CM, Nuechterlein KH. Electrophysiological analysis of error monitoring in schizophrenia. J Abnorm Psychol. 2006, 115(2)：239-250.

8 Alain C, McNeely HE, He Y, et al. Neurophysiological evidence of error-monitoring deficits in patients with schizophrenia.Cerebral Cortex. 2002, 12(8)：840-846.

9 Bates AT, Liddle PF, Kiehl KA, et al. State dependent changes in error monitoring in schizophrenia. J Psychiatr Res. 2004,38(3)：347-356.

10 Mathalon DH, Fedor M, Faustman WO, et al. Responsemonitoring dysfunction in schizophrenia: an event-related brain potential study. J Abnorm Psychol. 2002, 111(1)：22-41.

11 張明島, 陳興時. 腦誘發(fā)電位學(xué). 第2版. 上海：上海科技教育出版社, 2002：311-333.

12 Munro GE, Dywan J, Harris GT, et al. ERN varies with degree of psychopathy in an emotion discrimination task. Biol Psychol.2007, 76(1-2) ：31-42.

13 陳興時, 張明島. 事件相關(guān)腦電位與事件相關(guān)功能性磁共振. 中華精神科雜志，2005, 38(4)：254-256.

14 Ullsperger M, von Cramon DY. Subprocesses of performance monitoring: a dissociation of error processing and response competition revealed by event-related fMRI and ERPs.Neuroimage. 2001, 14(6)：1387-1401.