發(fā)布時間：2017-04-24 18:13

  本文關鍵詞：注意狀態(tài)內外切換的神經相關，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的 功能神經影像學研究發(fā)現(xiàn)大腦存在分別處理外部環(huán)境與內部事務的兩套信息加工系統(tǒng),基于信息來源,它們也可分別稱為外部注意系統(tǒng)和內部注意系統(tǒng)。前者主要包括背側注意網絡和腹側注意網絡,后者則主要指缺省模式網絡或靜息態(tài)網絡。雖然多數(shù)研究提示外部注意網絡和內部注意網絡是兩個激活水平負相關的功能網絡,但也有研究表明神游可同時激活兩者部分腦區(qū)。大量的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究表明前額葉和頂葉皮層在任務切換的準備階段較任務重復更活躍。一些研究還發(fā)現(xiàn)核心網絡、突出性網絡和注意門控系統(tǒng)等也參與兩者的切換。但由于fMRI的低時間分辨率,外部和內部注意網絡的啟動與切換的神經動態(tài)演化機制仍不明確。 聽覺oddball范式為經典的外部注意任務之一,獲得的P300和失匹配負波(mismatch negativity, MMN)等成分已廣泛運用于臨床。為避免事件相關電位(event-related potentials, ERP)其他成分干擾,最佳的MMN通常在被動條件下獲取,但既往分心任務多采用各類視覺加工任務,簡單易行的被動型聽覺oddball范式仍需進一步探索。一項采用呼吸計數(shù)任務(breath-counting task)的研究揭示神游與聚焦呼吸有著不同的神經機制。呼吸計數(shù)任務可使被試關注軀體內部信息,可能是一個優(yōu)于神游狀態(tài)而側重反映內部注意系統(tǒng)功能的任務。 為探討內部注意網絡和外部注意網絡的切換機制,同時鑒于聽覺刺激的被動和主動加工過程仍缺乏完整認識,我們采用呼吸計數(shù)的內部注意任務和聽覺oddball范式的外部注意任務,應用任務切換范式,并借助ERP時空模式及ERP統(tǒng)計參數(shù)映像(statistical parametric mapping, SPM)技術揭示內部和外部注意網絡切換相關的神經網絡動態(tài)演化規(guī)律,為以呼吸計數(shù)為分心任務的被動型聽覺ERP的臨床應用提供實證基礎。 對象與方法 20名在校大學生(男生10名),年齡為24～28(26±1)歲,均為右利手,無聽覺、神經及精神系統(tǒng)疾病。均知情同意參加實驗并領取一定報酬。 800Hz和1500Hz的純音分別作為標準刺激(高概率80%)和偏差刺激(低概率20%)。每個聲音刺激持續(xù)100ms,其間隔在1400ms.1500ms和1600ms三者間等概率變動,刺激以偽隨機順序呈現(xiàn)以確保兩個偏差刺激呈現(xiàn)之間至少有兩個標準刺激。電腦放在被試者前方約lm處,由其內置喇叭播放各類刺激。 在安靜及較暗的環(huán)境下,被試以舒適的體位坐于椅中,閉眼及雙手持游戲手柄。要求被試根據兩類任務線索(聲音詞“呼”或“聲”)執(zhí)行呼吸計數(shù)任務(或稱為內部注意任務/被動型oddball任務)和聽覺注意任務(或稱為外部注意任務/主動型oddball任務),并用雙手的食指盡準盡快按鍵。在呼吸計數(shù)任務中,被試需將注意聚焦在自己的呼吸上,注意呼吸時氣流在鼻孔和上嘴唇流過的感覺或呼吸時胸腹部的起伏變化,盡量忽略外部呈現(xiàn)的純音刺激,同時根據自己當時的呼吸狀態(tài)按鍵,感覺自己處于100%吸氣相和100%呼氣相時分別按對應鍵。因呼吸持續(xù)交替進行,左右按鍵也依次進行直至下一個任務線索出現(xiàn)。在聽覺注意任務中中,被試需將注意力集中在外部呈現(xiàn)的純音刺激上,盡量忽略自己的呼吸狀態(tài),并在聽到標準和偏差聲音后分別按對應鍵,執(zhí)行此任務直至下一個任務線索出現(xiàn)。呼吸計數(shù)和聽覺注意兩類任務線索均以偽隨機的順序出現(xiàn),避免3個以上的同類線索連續(xù)出現(xiàn)。呼吸計數(shù)任務和聽覺注意任務的左右按鍵在被試間平衡。實驗實施分3個階段,各階段兩類任務線索各25個,各階段之間安排30s休息,整個實驗持續(xù)55min。 采用本實驗室開發(fā)的ERP系統(tǒng)和中科新拓公司的19通道UEA-BZ腦電放大器。19個記錄電極采用國際10-20標準導聯(lián)系統(tǒng)：Fpl,Fp2, F3,F4,C3, C4, P3, P4,01, O2, F7, F8, T3, T4, T5, T6, Fz, Cz, Pz;參考電極為連接的雙側耳垂；接地電極置于前額正中Fpz點。濾波通頻帶為[0.5,100]Hz,頭皮與電極間阻抗10kΩ。EEG分析時間1100ms,從線索或聲音刺激呈現(xiàn)前100ms至呈現(xiàn)后1000ms。應用主成分分析法自動訂正眼動等偽差,偽差檢測閾值設為70μV。偽差訂正后的全部事件相關EEG片段參與疊加各類平均ERP。 行為學數(shù)據應用SPSS13.0軟件對對聽覺注意任務的行為數(shù)據進行配對t檢驗,并分別對呼吸計數(shù)任務和聽覺注意任務在任務線索后前3個反應計算其切換代價。ERP數(shù)據利用ERP系統(tǒng)的統(tǒng)計軟件包分別進行注意狀態(tài)(內/外)×任務類型(切換/保持)、刺激概率(高、低)×注意任務(被動、主動)兩因素重復測量方差分析；并分別在不同條件下進行兩兩配對t檢驗。19通道ERP對應的F值或t值經插值獲得統(tǒng)計參數(shù)映像。顯著閾值a=0.05。 結果 行為學結果 在內部注意任務中,前三個平均反應間隔時間(RIT)的切換代價(switching costs, SW)逐漸增大[SW1(-316.00±272.66) msSW2(-60.88±234.81)msSW3(337.01±200.51)ms],對每一個RIT進行配對(切換一保持)t檢驗,只有第一個RIT存在統(tǒng)計學差異(t(19)=-5.05,p=0.000),后兩個RIT間均無統(tǒng)計學差異(t (19)=-1.13, P=0.273; t (19)=1.33, P=0.200);在外部注意任務中,前三個平均反應時(RT)的切換代價逐漸減小[SW1(94.35±79.27) msSW2(33.76±59.62) msSW3(14.66±43.06) ms],對每一個RT進行配對(切換一保持)t檢驗,前兩個RT存在統(tǒng)計學差異(t(19)=5.32,P=000；t(19)=2.53,P=0.020),第三個RT間均統(tǒng)計學差異(t(19)=1.52,p=0.144)。對于聽覺注意任務的整體而言,偏差刺激比標準刺激的反應時更長[(511.3±79.8)ms vs.(437.0±99.6)ms, P0.001],且正確率更低[(90.8±5.6)%vs.(97.0±1.9)%,P0.001]。 ERP時空模式及其SPM 在2(注意狀態(tài)：內部/外部)×2(任務類型：切換/保持)兩因素重復測量方差分析中,注意狀態(tài)主效應依次激活額葉系統(tǒng)(100～200ms),扣帶島蓋網絡(225～250ms),額頂網絡(275～400ms),扣帶島蓋網絡與腹側注意網絡(VAN)(500～650ms)。任務類型主效應依次激活右前額(150～500ms),扣帶島蓋網絡與VAN (400～500ms),島葉與頂顳系統(tǒng)(550～850ms)。兩者的交互效應依次出現(xiàn)在頂顳系統(tǒng)與VAN (175～500ms),雙側前額,左側更明顯(550～850ms)。進一步兩兩配對t檢驗依次細化了注意主效應和任務主效應,揭示了內部注意和外部注意的電位差異極性正好相反。 在2刺激概率(高、低)×2注意任務(被動、主動)兩因素重復測量方差分析中,有統(tǒng)計學意義的ERP效應主要涉及的腦區(qū)和時段列舉如下。概率主效應(高/低)：額區(qū)(125～200ms),額顳區(qū)(200～300ms),額頂顳枕(300～450ms),額區(qū)(450～650ms),頂區(qū)(650～700ms)及額頂區(qū)(700～850ms)；任務主效應(被動/主動)：左側額頂網絡與右側額極(100～150ms),頂區(qū)(175～300ms),額區(qū)(對應中央執(zhí)行網絡)與右顳頂區(qū)(對應腹側注意網絡)(300～500ms),右顳頂區(qū)(500～850ms)；交互效應：左額區(qū)(125-175ms),左側頂枕區(qū)(300～550ms),后中央頂枕區(qū)(700～850ms)。分別在被動和主動條件下配對(偏差-標準)比較的SPM(t)時空模式揭示了被動型和主動型的ERP時空模式均顯示MMN、P300和慢波效應且均涉及背內側額區(qū)。同主動型MMN涉及額頂區(qū)相比,被動型MMN效應涉及額頂顳區(qū)。被動型慢波效應局限于背內側額區(qū)且具有較短時程[(450～550) ms vs.(450～600) ms, P0.05]。 結論 本實驗的行為學結果表明在聽覺注意任務中,偏差刺激比標準刺激的反應時更慢、正確率更低,表明高概率任務執(zhí)行的自動化程度更高。內部注意任務提示前兩個反應間隔時間中切換任務短于保持任務,與先前研究相悖,這可能與執(zhí)行時間差距較大的內外注意兩類任務切換所導致,切換代價呈現(xiàn)負值可能受到轉換前外部注意按鍵頻率較快的影響。外部注意任務提示在時間序列上切換任務總比保持任務反應時長,且隨著時間的延長切換代價逐漸減小。 線索加工階段內部注意和外部注意切換相關的神經網絡的研究主要發(fā)現(xiàn)額中央區(qū)(125-200ms)涉及內外注意的切換,激活時段和涉及腦區(qū)類似于聽覺MMN,這與Baldeweg和Sato等提出的聽覺MMN與注意切換相關相一致。此外,切換和保持狀態(tài)下的內外注意狀態(tài)的比較揭示了兩者在雙側額極(550-850ms)的電位差異極性正好相反,這與Fox等人研究得出的DMN和外部注意網絡是兩個激活狀態(tài)反相關的功能網絡結論相吻合。在Burgess等提出的前額內外側部分別參與刺激導向任務和刺激獨立任務的門控假說基礎上,我們的結果進一步提示門控系統(tǒng)尚參與內部注意系統(tǒng)和外部注意系統(tǒng)的切換。 通過比較聽覺oddball刺激在內部注意(被動條件)和外部注意(主動條件下)條件下相關神經網絡加工的動態(tài)演化機制,揭示了被動條件下的聽覺刺激可得到同主動條件下近似的完整加工。背內側額區(qū)具有過程通用性。被動條件較主動條件下的MMN涉及更廣泛腦區(qū)而其慢波效應更局限�？赏ㄟ^呼吸計數(shù)任務實現(xiàn)被動型聽覺ERP時空模式的臨床應用。
【關鍵詞】：注意網絡 任務切換 執(zhí)行功能 事件相關電位 聽覺oddball范式 呼吸計數(shù)任務 統(tǒng)計參數(shù)映像
【學位授予單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R338
【目錄】：

• 摘要3-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 前言16-29
• 1.1 注意理論16-18
• 1.1.1 注意基本概念及分類16-18
• 1.1.2 注意相關理論模型18
• 1.2 注意網絡18-22
• 1.2.1 外部注意網絡20
• 1.2.2 內部注意網絡20-21
• 1.2.3 外部注意網絡和內部注意網絡的關系21
• 1.2.4 其他神經認知網絡21-22
• 1.3 任務切換范式22-23
• 1.4 事件相關電位(event-related potentials,ERP)23-26
• 1.4.1 ERP定義及特點23-24
• 1.4.2 ERP疊加原理24
• 1.4.3 腦電記錄系統(tǒng)24-25
• 1.4.4 ERP時空模式25-26
• 1.5 內外注意切換的研究26-27
• 1.6 研究目的及實驗假設27-29
• 第二章 方法29-34
• 2.1 實驗對象29
• 2.2 實驗材料及工具29-30
• 2.3 實驗過程30-32
• 2.4 腦電記錄32
• 2.5 統(tǒng)計方法32-34
• 2.5.1 行為學數(shù)據32-33
• 2.5.2 ERP數(shù)據33-34
• 第三章 結果34-45
• 3.1 行為績效34-37
• 3.1.1 內部和外部注意任務34-35
• 3.1.2 被動型和主動型聽覺oddball任務35-37
• 3.2 ERP及其SPM37-45
• 3.2.1 內外注意狀態(tài)的切換和保持37-38
• 3.2.2 被動型和主動型oddball任務38-45
• 第四章 討論45-50
• 4.1 行為學結果45
• 4.2 內外注意狀態(tài)切換的ERP45-47
• 4.3 被動型和主動型聽覺oddball任務的ERP47-49
• 4.4 不足及未來研究方向49-50
• 第五章 結論50-51
• 參考文獻51-58
• 附錄 (中英文縮寫索引)58-60
• 攻讀學位期間成果60-61
• 致謝61-63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前2條

1 劉靜;周曙;;神游的事件相關電位時空分析[J];南方醫(yī)科大學學報;2011年08期

2 羅躍嘉,魏景漢;跨通路注意的失匹配負波研究[J];中國科學C輯:生命科學;1998年02期

  本文關鍵詞：注意狀態(tài)內外切換的神經相關，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：324714