精神分裂癥患者面孔吸引力加工相關P300的研究

黃卉妍，宓林，佘生林，畢泰勇，鄧暢杰，寇慧，鄭英君

精神分裂癥是全球最嚴重的精神疾病之一，以幻覺、妄想、思維紊亂、言語紊亂、社會功能損害為主要特征；其中社會認知功能損害作為可能獨立于幻覺、妄想等癥狀之外的一個核心癥狀，是導致精神分裂癥患者即使在疾病的緩解期,社會功能也無法很好恢復的重要原因之一[1]。社會認知的內涵非常廣泛，面孔加工和面孔情緒感知往往被認為是決定精神分裂癥患者社會功能結局的獨立因素之一，同時也是社會認知功能的核心成分[2]。

事件相關電位(ERP)P300是被研究得最多的ERP成分之一，同時也是研究精神分裂癥患者認知功能的常用指標[3]。P300可以被多種任務誘發，例如目標檢測、結果評估以及面部吸引力評估。P300波幅可以反映工作記憶、注意力分配、知覺決策等復雜的認知功能[4]，其潛伏期可以反映加工速度[5]。2007年Werheid等[6]已經使用ERP對面孔吸引力的加工進行研究。以面孔為目標刺激的P300相關實驗中精神分裂癥患者都表現出較低的P300波幅[7-8]；這表明精神分裂癥患者在面孔的認知加工上存在缺陷。但既往關于精神分裂癥患者面孔加工的研究基本都圍繞在自我面孔識別[9]、他人面孔的局部特征和構型加工[10-11]以及面孔情緒的加工上[12]。目前關于精神分裂癥患者對面孔吸引力的加工能力是否受損尚未見相關報道。本研究以面孔性別及面孔吸引力高低為自變量，探究精神分裂癥患者與正常對照在不同面孔吸引力的刺激下行為學及P300的特征與差異。

1 對象和方法

1.1 對象

患者組：納入2018年5月至2019年8月就診于廣州醫科大學附屬腦科醫院門診或住院的精神分裂癥患者。入組標準：①符合美國《精神障礙診斷與統計手冊》第5版(DSM-5)中精神分裂癥診斷標準；②右利手，年齡15～50歲，生物學父母均為漢族；③雙眼裸眼視力或矯正視力無明顯異常；④對本研究內容知情，愿意參加本研究，能夠合作，并簽署知情同意書。排除標準：①DSM-5中其他精神疾病診斷；②既往或目前存在可能損害認知能力或其他神經精神功能的全身性疾病；③有癲癇病史、高熱驚厥病史或者昏迷病史；④過去12個月內酒精或精神活性藥物依賴(尼古丁依賴除外)；⑤入選前6個月使用過無抽搐電休克治療者；患有或曾患有藥源性惡性綜合征或嚴重遲發性運動障礙；⑥根據研究者的意見，在篩選基線時具有會干擾安全性評價的任何有臨床意義的異常實驗室數據、生命體征、體格檢查結果；患有嚴重的不穩定的軀體疾病者；已確診的糖尿病、甲狀腺疾病、高血壓病、心臟病等。

正常對照組：同期按照匹配原則(年齡、性別和教育程度)在本院工作人員及社區中招募正常對照者。入組標準：無精神疾病史及家族史；不符合精神病風險綜合征結構式訪談問卷(SIPS)中任何一種狀態。排除標準同上。本研究通過本院倫理委員會審核。

1.2 方法

1.2.1 實驗材料 本研究的圖片材料采用寇慧[13]制作及評定的30張女性(高、低吸引力面孔各15張)和30張男性面孔圖(高、低吸引力面孔各15張)作為偏差刺激，70張圓形瓷器圖作為標準刺激。收集高/低吸引力的男/女性面孔彩圖各50張，裁剪成統一尺寸(130×150)，統一為黑色，圖片調為灰度圖，只保留面孔輪廓。將所有圖片的明度、對比度和顏色用MATLAB進行標準化。然后讓20例男性和20例女性被試對其中隨機選取的高/低吸引力的男/女性面孔圖各15張在吸引力(對該面孔的顏值)和差異性(對該面孔與生活中見過的其他面孔的差異程度進行評分)兩個維度上進行1～7評分(1=顏值非常低，7=顏值非常高；1=差異不大，7=差異非常大)。在男性及女性面孔中高吸引力面孔得分都較低吸引力面孔得分高，而且差異有統計學意義。

1.2.2 任務設計 應用E-Prime 2.0呈現所有實驗刺激以及記錄行為學數據(反應時、正確率)。測試開始前先呈現指導語。正式開始測試后，屏幕中央會出現“+”，持續300 ms，再隨機呈現500～1 500 ms的空白頁，后隨機出現面孔圖片(偏差刺激)或花瓶圖片(標準刺激)，圖片最長呈現時間為1 000 ms，做出反應或超過1 000 ms后，隨機呈現500～1 500 ms的空白頁，再出現下一個刺激。要求被試對面孔圖片做出反應，如認為圖片中為高吸引力面孔按1鍵，否則按2鍵。不對花瓶圖片做出反應。正式測試開始前，先進行11次練習測試，讓被試理解實驗任務及熟練操作。正式實驗一共包括4個區組，共400個試次，每個區組內包含70張花瓶圖片、高吸引力面孔圖片及低吸引力面孔各15張。見圖1。

圖1 實驗結構及條件

1.2.3 腦電數據的記錄與處理 采用Neuroscan軟件(Scan 4.5)，按國際標準10/20腦電記錄系統和64導放大器采集其中21個電極位置的EEG信號，包括OZ、POZ、PZ、CPZ、CZ、FCZ、T7、TP7、F3、C3、P3、T8、TP8、F4、C4、P4、AP3、FP1、FPZ、FP2、AF4。參考電極為鼻尖電極，前額眉心接地。同時記錄水平眼動及垂直眼動。實驗全過程中所有電極點的頭皮電阻保持<5 kΩ，腦電采樣率為1 000 Hz，帶寬為0.01～100 Hz。采用MATLAB 2013的EEGlab工具包對上述采集到的原始腦電數據進行離線分析處理。設定高通濾波0.05 Hz，根據刺激標記進行分段，以刺激前200 ms及刺激后800 ms作為分段窗口，基線校正的參考為刺激前100 ms。用獨立成分分析(ICA)方法剔除眨眼、眼瞟、肌電等雜音，并剔除波幅>(±100)μV的分段。根據刺激標記分別平均疊加4種刺激條件誘發的腦電數據。選取Pz電極點相應的P300波幅(μV)及峰值潛伏期(ms)為統計分析指標。

1.2.4 癥狀及功能評估 患者在入組時由經過專門量表培訓及一致性檢驗的精神科醫師分別使用陽性與陰性癥狀量表(PANSS)及個人和社會功能量表(PSP)進行癥狀及社會功能評估。由經過專業培訓的科研助理使用MATRICS共識認知成套測驗(MCCB)對患者組及正常對照組在入組時進行認知功能評估。

1.2.5 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。組間人口學資料采用獨立樣本t檢驗、秩和檢驗、卡方檢驗比較。行為學數據及腦電數據采用組別×被試性別×面孔性別×面孔吸引力四因素重復測量方差分析。使用偏相關分析兩組總體正確率與總體反應時、總體P300波幅及潛伏期的相關性及P300與MCCB得分間的相關性。

2 結果

2.1 一般人口學資料及患者組臨床特征

患者組：30例，男12例，女18例；年齡15～44歲，平均(28.17±8.16)歲；受教育年限2～16年，平均(12.70±3.33)年；總病程(21.02±24.57)個月；PANSS總分(67.80±14.60)，陰性癥狀分(16.39±5.50)，陽性癥狀分(15.93±5.59)；使用抗精神病藥物劑量(氯丙嗪等效劑量)(636.50±436.50)mg/d。正常對照組：29名，男12名，女17名；年齡18～40歲，平均(26.66±6.42)歲；受教育年限6～16年，平均(12.38±2.01)年。兩組年齡、受教育年限、性別構成比差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 行為學結果

正確率中，組別的主效應顯著，患者組的正確率較正常對照組降低。面孔性別及被試性別間的交互效應[F(1,55)=6.554,P=0.013,η2=0.106]、面孔性別及面孔吸引力的交互效應[F(1,55)=43.738,P<0.001,η2=0.443]顯著。其他主效應及交互效應差異無統計學意義(P均>0.05)。

反應時中，組別有顯著的主效應，患者組的總體反應時較正常對照組延長。面孔吸引力的主效應也顯著，高吸引力面孔的反應時較低吸引力面孔的延長。面孔吸引力及面孔性別間的交互作用顯著[F(1,55)=14.927,P<0.001,η2=0.213]。其他主效應及交互效應差異無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

2.3 腦電數據結果

四因素重復測量方差分析顯示，P300波幅組別的主效應顯著，患者組P300波幅較正常對照組降低。面孔吸引力的主效應也顯著，高吸引力面孔誘發的P300波幅較低吸引力面孔誘發的升高。 P300潛伏期組別有顯著的主效應，患者組P300潛伏期較正常對照組延長。面孔吸引力的主效應也顯著，高吸引力面孔誘發的P300潛伏期較低吸引力面孔誘發的延長。見表1。

表1 組別間及不同面孔吸引力間正確率、反應時、P300波幅及潛伏期的比較

2.4 兩組總體P300波幅及潛伏期與正確率的相關性

患者組總體正確率與總體P300波幅呈正相關(P<0.05)。總體正確率與總體反應時、總體P300潛伏期之間無相關(P均>0.05)。正常對照組總體正確率與總體反應時、總體P300波幅及潛伏期無相關(P均>0.05)。見表2。

表2 兩組總體P300波幅及潛伏期與正確率的相關性(r值)

2.5 兩組P300波幅及潛伏期與MCCB得分間的相關性

患者組中低吸引力面孔誘發的P300波幅與注意力得分呈正相關(P<0.05)，P300潛伏期與MCCB評分無相關(P均>0.05)。正常對照組不同吸引力面孔誘發的P300波幅及潛伏期與MCCB得分無相關(P均>0.05)。見表3。

表3 兩組P300波幅及潛伏期與MCCB得分的相關性(r值)

3 討論

在眾多的面部信息中，面部吸引力是對社會歸因影響最大的因素之一[14]。本研究發現患者組的正確率降低、反應時延長，提示精神分裂癥患者的面孔吸引力加工能力受損。Joshua等[11]發現患者在面部局部特征加工中存在眼、嘴等部位的注視回避，以及更多地依賴于特征加工。上述面孔加工異常可能會影響患者對面孔對稱性及性別二態性的加工，從而導致患者對面部吸引力的加工能力受損。另一方面，Furger等[15]的研究發現在正常被試中面孔吸引力加工相關腦區與面孔情緒加工相關腦區有重疊，而且既往有研究發現患者面孔情緒的加工能力存在不同程度的損害[16]。

在本研究中，并未發現P300波幅與潛伏期存在組間與面孔吸引力的交互作用。由此可見雖然有研究表明P300是預測精神分裂癥的重要指標之一[3]，但并不能反映患者對面孔吸引力的加工能力是否受損。從相關分析中發現只有患者組中總體P300波幅與總體正確率間呈正相關，提示P300波幅可能可以用做評估患者對面孔吸引力的加工能力的受損程度。這可能是因為面孔吸引力的識別存在著早期自動且迅速的加工[17]，對注意及知覺決策的需求較少。而這種加工能力受損使患者需投入更多主動認知資源才能完成面孔吸引力的識別。

既往有研究發現精神分裂癥患者的視覺P300波幅與注意力之間呈正相關[18]。本研究進一步細化P300的誘發條件，發現患者組中低吸引力面孔誘發的P300波幅與注意力功能評分呈正相關。這可能是因為面孔吸引力任務誘發的P300成分起源于前額與頂枕聯合皮質的同步活動，而前額葉與注意機制也有很強的相關性。另一方面，較高吸引力面孔而言，低吸引力面孔所攜帶的社會信息較少，對其注意受性及繁殖等本能驅使的程度更低，需要更多主動性。 綜上，低吸引力面孔誘發的P300波幅可能是評估精神分裂癥患者注意力損害程度的神經生物學指標。

本研究并沒有發現P300波幅/潛伏期與社會認知功能得分的顯著相關性。這可能是由于MCCB中的社會認知功能主要與情緒管理相關，面孔吸引力加工對該認知過程的貢獻較少。

綜上所述，本研究發現精神分裂癥患者面孔吸引力的加工能力受損；P300可以用作評價患者面孔吸引力加工能力的受損程度；低吸引力面孔誘發的P300波幅可能是評估精神分裂癥患者注意力損害嚴重程度的神經生物學指標。本研究也存在一些缺陷：樣本量較少；納入的精神分裂癥患者沒有區分首發患者及慢性患者；需在將來的研究中加以完善和補充。