视神经脊髓炎谱系疾病事件相关电位研究☆

周嫔婷 曾秋明 杨欢 董晓华

2008年，BLANC等[1]首次报告 NMOSD患者存在认知功能损害，之后越来越多研究证明29%～57%患者存在广泛认知功能损害，包括注意力、造词、加工速度、执行功能及记忆等，并且可以出现在疾病早期[2-3]。近年来关于NMOSD患者认知功能损害的影像学研究相继有报告，然而脑部病变的特征是否与认知功能障碍相关仍没有得到一致的结论。事件相关电位（event-related potential，ERP）是利用叠加技术记录到的人脑对某一刺激进行信息加工时头皮电位变化，能够客观反映大脑认知和判断等高级思维活动。与认知量表相比具有高度的客观性，而与影像学方法相比具有高度的时间分辨率（毫秒级），因而在揭示脑动态活动方面极具优势。本研究对NMOSD患者进行ERPs检测，以期从神经电生理角度寻找NMOSD患者认知功能损害的客观证据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 以NMOSD患者和正常对照为研究对象。NMOSD组：根据2015年WINGERCHUK等[4]提出的NMOSD诊断标准，连续收集2016年1月至12月就诊于中南大学湘雅医院神经内科的13例临床确诊为NMOSD的患者，男3例，女10例，年龄17～63岁。对照组：为同期在中南大学湘雅医院健康体检者13名，既往无神经系统疾病、精神疾病或滥用药物史，其中男3例，女10例，年龄20～60岁。采集所有参与者的人口统计学资料，如年龄、性别、受教育年限等，以及临床资料，包括病程、发病时间、年复发率、血清学、脑脊液结果、EDSS评分（由1位有经验的神经科临床医生进行评估）、影像学结果等。

所有参与者签署知情同意书，且该研究已通过中南大学湘雅医院伦理委员会的审查批准。

1.2 研究方法

1.2.1 神经心理学测试 应用简易精神状态量表（mini-mental state examination,MMSE）及蒙特利尔认知评估量表 （Montreal cognitive assessment,MoCA）对所有参与者进行认知功能评估。

1.2.2 事件相关电位检测 采用日本光电肌电/诱发电位仪（型号MEB-2306C）进行事件相关电位检测。

参数设置：带通0.5～50 Hz，分析时间100 ms。非靶刺激的频率1000 Hz，出现概率80%，刺激时限 100 ms，上升/下降时间 5 ms，强度 60 dB；靶刺激频率2000 Hz，出现概率20%，刺激时限100 ms，上升/下降时间5 ms，强度80 dB。两种声音无规律交替出现，时间间隔为1 s，平均叠加50～100次，重复测试两次。去除波幅≥100 μV的伪迹信号及眼动伪迹。

电极安放：选用氯化银盘状电极，参照国际脑电图学会的10-20系统，记录电极分别置于头皮Fz、Cz、Pz处，参考电极为双耳连线，前额正中央(Fpz)接地，电极与皮肤间电阻≤5 kΩ。

刺激方法：采用听觉Oddball法，由耳机给予双侧短纯音刺激，实验前向受试者说明检查的目的和要求，交待在两种音调中识别出高音调声音，第1轮实验不要求被试对靶刺激做出反应，为失匹配负波（mismatch negative，MMN）测试，第 2 轮实验要求被试者对靶刺激进行按键操作，记录N1，P 2，N 2，P 3波。每人重复至少2次，要求重复性好。实验前统一指导语，实验由固定人员操作。

记录与分析：取靶刺激引出的ERPs作为分析对象，主要观察指标为N 1、P 2、N 2、P 3及MMN峰潜伏期和基线-峰波幅。由靶刺激诱发的ERPs减去非靶刺激诱发的ERPs，得到的波形中位于潜伏期100～250 ms范围内的最大负相波确认为MMN。潜伏期为刺激发生到波峰之间的时间间隔；若波峰不清或双峰，则以上升支与下降支延长线的交叉点作为波峰的顶点。

1.3 统计学方法采用SPSS 17.0进行分析。对于符合正态分布的定量变量用±s描述，对于不符合正态分布的定量变量用M(QL,QU)描述。患者组与对照组的比较采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验以及方差分析。均为双侧检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 一般资料 两组的男性均为3例，女性10例；患者组及对照组的年龄分别为 （40.3±11.5）岁、（42.5±13.7）岁；而受教育年限分别为（10.3±3.9）年、（11.9±3.3）年。 两组间性别（P=1.00）、年龄（P=0.67）、受教育年限（P=0.29）没有统计学差异。

2.2 神经心理学测试结果 NMOSD患者组与对照组的 MMSE 总分分别为 28.08±2.02、29.77±0.44，差异无统计学意义（P=0.11）。而NMOSD患者组与对照组的 MoCA总分分别为 23.38±4.86、28.62±1.90，患者组得分低于对照组，差异有统计学意义（P=0.002）。

2.3 事件相关电位各成分的特点 表1～3为两组EPRs各成分观察值。NMOSD患者组所有记录点的P 3潜伏期，以及Fz、Cz记录的N2潜伏期均较对照组显著延长（P＜0.05）。患者组Cz记录点P 3波幅显著低于对照组（P＜0.05）。而所有记录点的N 1、P 2成分无论是潜伏期还是波幅均没有组间差异（P＞0.05）。与对照组相比，MMN潜伏期在所有记录点其差异没有统计学意义（P＞0.05）。图1展示了与对照组相比，NMOSD患者组总体平均后的ERPs各成分的差异。

图1 患者组的ERPs改变 图中箭头指出位置为有统计学差异的ERPs成分。

表1 NMOSD患者组及对照组的ERPs各成分观察值（Fz记录点）

3 讨论

近年研究开始探讨NMOSD患者的认知功能情况，BLANC等[1]于2008年首次报告了NMOSD患者存在认知损害。之后，研究者们应用不同的神经心理学测试进行深入分析，包括代码替换测试（code substitution test,CS test）[5]、符号数字模式测验（symbol digit modalities test,SDMT）、同步听觉系列加法测验 （paced auditory serial addition test,PASAT）、加利福尼亚词汇学习测验第2版（California verbal learning test-second edition，CVLT-Ⅱ)[6]等，发现NMOSD患者存在不同认知域的损害，包括注意、语言、信息处理速度、执行功能及记忆功能等[7]。本研究通过MMSE及MoCA量表检测患者的认知功能，其操作简便，耗时少。本研究发现与对照组相比，NMOSD患者MMSE总分无明显改变，而MoCA总分显著下降，表明MoCA量表评估NMOSD的认知功能损害敏感性更高。

表2 NMOSD患者组及对照组的ERPs各成分观察值（Cz记录点）

表3 NMOSD患者组及对照组的ERPs各成分观察值（Pz记录点）

磁共振是在体检测中枢神经系统病变的有效检查，到目前为止，多项研究尝试寻找NMOSD患者认知功能损害的MRI相关指标，却没有得到一致的结论。有研究认为全脑或局部白质微结构改变与认知功能损害相关[8-9]。而大量多模态研究显示内侧前额叶皮质、深部灰质、海马萎缩[10]是NMOSD患者认知功能损害的主要MRI标志物[11]，也有研究认为其受累区域涉及更为广泛的小脑及大脑灰质改变[12]。总的来说，越来越多的研究提示高表达AQP4的深部灰质改变起着核心作用，然而其微结构改变区域仍不清楚。这些差异性结果提示NMOSD患者认知功能损害可能存在复杂的机制，也有可能由于纳入的患者临床特点、样本量、神经心理学及统计学方法不同所致。因此需要进一步的研究来阐明NMOSD深部灰质萎缩的内在机制。

SUTTON等[13]于1965年首先提出ERPs的概念，其作为检测认知过程的无创检查，在临床工作中得以广泛开展。ERPs各成分的出现顺序及潜伏期以毫秒级反映了大脑对外部刺激进行分类、编码、识别的速度，而波幅则反映了特定认知过程的神经资源分配的范围及深度。本研究探讨的核心成分包括 N 1、P 2、N 2、P 3 及 MMN， 它们都有确定的临床意义，在刺激、记录及量化等方面有很好的可操作性。

ERPs中早期出现成分——N 1及P 2可以用来评估信息处理过程的第一阶段。N 1反映对于基本刺激特性的选择性注意，是之后的模式识别及注意分配过程的初始选择，P 2反映非靶刺激及靶刺激分类的注意调节[14]。本研究发现NMOSD患者的N 1、P 2成分无明显改变，原因可能是由于N 1及P 2反映外源性驱动成分，其潜伏期及波幅依赖于刺激特性（例如频率、声强等）。

ERPs的晚期成分，包括内源性驱动的N 2及P3成分，则对于评估高级信息处理过程更为敏感。N 2波有多种心理学解释，包括定向反应，刺激辨别，靶刺激选择等，其在特别设计的任务中与反应控制相关联，其波幅受任务难度的影响。而ERPs各成分中最被广泛研究及应用的是P 3波，它是一个比较全面反映认知功能的综合性指标，包括感知、注意、记忆、信息编码、抽象概括、思维转移及执行功能等[15-16]。本研究发现几乎所有记录点存在NMOSD患者N 2及P 3波幅或潜伏期的改变，从神经电生理水平上提示了NMOSD患者存在认知损害，进一步证实了以往的神经心理学研究结果。就成分起源而言，听觉N 2可能来源于双侧颞上区听觉皮层，而该区域最近被证实在NMOSD疾病中受累[16-17]。P 3的起源仍不十分清楚，但是颅内记录提示可能涉及内侧颞叶区域，包括海马、海马旁回、杏仁核或丘脑[14]，这些区域与上文中神经影像学所提示的深部灰质微结构区域高度一致。

MMN的产生机制多倾向于记忆痕迹学说，属于内源性ERPs成分[16]。MMN反映了初级听觉皮层和邻近颞上回皮质的激活过程，根据声学刺激特性，其确切位置不同。MMN主要反映不依赖于任务的自动加工过程，可以在无须注意及无任务要求的前提下进行测定，包括清醒、昏迷、睡眠状态等[17]。在本研究中，NMOSD患者存在MMN潜伏期延长，但差异无统计学意义。可能的解释是，MMN所涉及的认知过程和神经发生源不同于N 2及P 3，而这些部分在NMOSD中可能相对完整，其灵敏度低于N 2及P 3。此外，样本量小也可能是部分原因。

本研究有几个局限性。首先，本研究样本量小，限制了对NMOSD患者认知功能障碍相关危险因素的统计学分析，并且本研究使用的是相对简单的认知范式，需要在更大的研究中得到证实。其次，受限于时间、人力成本等，神经心理学测试方面仅进行了MMSE及MoCA测试，没有同步纳入更多神经心理学测试，对于认知功能的评估不够全面，另外需要进一步研究ERPs与神经心理学结果之间的关系，以阐明特定认知域之间的差异。

总之，本研究同步探讨了NMOSD患者的多项听觉ERPs改变。ERPs的成分是通过额叶、中央和顶叶头皮部位获得的，可以评估N 1和P 2所反映的早期感觉过程，也可以评估N 2、P 3和MMN所反映的较晚发生的、更高水平的认知过程。本研究表明NMOSD主要电生理改变是ERPs的内源性成分，而外源性成分相对完整，表明ERPs是一种客观衡量NMOSD患者认知功能的工具，可作为神经心理测试以外，对认知功能评估的重要补充。进一步的工作则需要确定NMOSD患者这些ERPs异常的潜在机制。