数字记忆广度与数字工作记忆的功能磁共振比较研究

目的比较数字记忆广度与数字工作记忆的脑区激活特点与差异。方法利用Siemens 1.5T MR机对12名右利手志愿者进行7位数数字记忆广度与2位数数字工作记忆实验,实验采用组块设计,2组任务均设相应对照任务,将记忆任务与对照任务比较,数据采用SPM99软件进行分析和脑功能区定位。结果进行2组任务时,志愿者额叶的Brodmann6区、9区和47区,顶叶的7区和40区,扣带回,海马结构,纹状体以及小脑均有激活。进行数字记忆广度测试时,双侧枕叶Brodmann18区、19区的激活尤其显著,无明显的半球优势,双侧颞叶Brodmann37区也有激活,而进行数字工作记忆时,则在额叶的激活最为显著,额叶和顶叶的激活都表现为左侧半球优势。结论脑区在进行不同要求的短时数字记忆任务时所参与的阶段和所起的作用不同,通过fMRI的研究对推断大脑进行数字信息的处理过程有一定的帮助。     

肝硬化患者工作记忆任务的fMRI研究

目的：通过n-back语义工作记忆任务的功能磁共振成像（~MRI）技术探讨肝硬化患者语义工作记忆损伤的神经病理学机制。方法：对10例轻微肝性脑病（MHE组）、14例单纯肝硬化（non-HE组）患者及16例正常对照者（对照组）行n-back语义工作记忆任务的fMRI研究。n-back实验采用组块设计,对照状态为0-back,任务状态为1-back和2-back。采用基于MATLAB的SPM8软件对数据进行处理分析。采用单样本t检验分析三组受试者在两种任务状态下的大脑激活情况,采用单因素方差分析观察三组受试者两种任务状态（1和2-back）下脑区激活的差异,采用Pearson相关分析行工作记忆任务脑激活区与任务执行正确率及反应时间之间的相关性。结果：在n-back任务中,三组受试者均表现为额顶叶脑网络的激活,包括双侧前额叶、双侧顶叶、双侧前运动区以及辅助运动区。在1-back任务下,non-HE组及MHE组主要表现为工作记忆部分脑区激活的增加;在2-back任务下,non-HE组及MHE组表现为工作记忆相关脑区激活的减低。肝硬化患者左侧额中回激活与2-back任务执行正确率密切相关。结论：肝硬化患者存在语义工作记忆相关脑区的损害。1-back任务时主要表现为脑区的代偿,但MHE较单纯肝硬化代偿能力减低;2-back任务难度超出代偿限度,主要表现为激活下降,且MHE较单纯肝硬化损伤更明显。     

肝硬化患者工作记忆任务的fMRI研究

目的:通过n-back语义工作记忆任务的功能磁共振成像(fMRI)技术探讨肝硬化患者语义工作记忆损伤的神经病理学机制。方法:对10例轻微肝性脑病(MHE组)、14例单纯肝硬化(non-HE组)患者及16例正常对照者(对照组)行n-back语义工作记忆任务的fMRI研究。n-back实验采用组块设计,对照状态为0-back,任务状态为1-back和2-back。采用基于MATLAB的SPM8软件对数据进行处理分析。采用单样本t检验分析三组受试者在两种任务状态下的大脑激活情况,采用单因素方差分析观察三组受试者两种任务状态(1和2-back)下脑区激活的差异,采用Pearson相关分析行工作记忆任务脑激活区与任务执行正确率及反应时间之间的相关性。结果:在n-back任务中,三组受试者均表现为额顶叶脑网络的激活,包括双侧前额叶、双侧顶叶、双侧前运动区以及辅助运动区。在1-back任务下,non-HE组及MHE组主要表现为工作记忆部分脑区激活的增加;在2-back任务下,non-HE组及MHE组表现为工作记忆相关脑区激活的减低。肝硬化患者左侧额中回激活与2-back任务执行正确率密切相关。结论:肝硬化患者存在语义工作记忆相关脑区的损害。1-back任务时主要表现为脑区的代偿,但MHE较单纯肝硬化代偿能力减低;2-back任务难度超出代偿限度,主要表现为激活下降,且MHE较单纯肝硬化损伤更明显。     

字母与矩阵工作记忆功能磁共振成像研究

目的:利用功能磁共振成像(fMRI)技术,研究健康成人工作记忆的脑激活功能区。材料和方法:12例健康成人进行字母与矩阵工作记忆两个任务的n-back试验,任务为组块设计,2-back为记忆任务,0-back为内对照;GE3.0TMRI扫描采集图像;以AFNI软件对数据分析和功能定位。结果:①字母与矩阵工作记忆2-back任务的执行正确率均低于0-back任务(P<0.01),所有受试者执行任务正确率均超过75%。②字母工作记忆激活脑区为左侧Broca区(BA44/45)、右侧与左侧前额叶腹侧(BA9/46)、右侧与左侧顶叶后部(BA7/40)、右侧与左侧前运动区(BA6)及辅助运动区(SMA,BA6/8),上述脑区激活强度(2-back相对于0-back任务激活信号改变百分比)均数分别为1.62%、3.27%、3.49%、2.42%、3.53%、2.95%、3.51%与1.79%,其中左半球激活更显著(P<0.05)。③矩阵工作记忆激活脑区为右侧与左侧BA9/46、右侧与左侧BA7/40、右侧与左侧BA6及BA6/8,激活强度分别为:4.96%、4.36%、2.60%、2.50%、2.94%、3.45%与1.83%,其中左侧BA6激活大于右侧BA6,右侧BA9/46与BA7/40激活分别大于左侧BA9/46与BA7/40(P<0.05)。结论:工作记忆存在双分离的脑功能基础,字母工作记忆为"语音环路"前额区BA9/46、左侧Broca区与BA6,左侧激活较右侧强;矩阵工作记忆为"空间模板"前额区BA9/46、BA7/40与BA6,BA9/46、BA7/40右侧激活较左侧强。     

健康人工作记忆脑电theta网络因果流研究

目的计算健康受试者工作记忆脑电(electroencephalogram,EEG)网络的因果流,为研究工作记忆大脑信息传递机制提供支持。方法实验数据为18名健康受试者在300次视觉工作记忆的32通道EEGs。应用快速傅里叶变换计算工作记忆时EEGs在各个频段的能量密度,选取能量密度最大的频段为工作记忆的特征频段。计算EEGs特征频段分量之间的因果连接强度DTF,构建因果网络,在计算网络每个节点的DTF加权因果流的基础上,计算额叶、顶叶、颞叶和枕叶4个脑区的(节点)平均因果流,研究工作记忆脑区之间的信息传递特征。结果工作记忆EEGs在theta频段的能量密度最大(911±15μV~2/Hz)。额叶、顶叶、颞叶和枕叶脑区的平均因果流:额叶为0.0033±0.0002,顶叶为0.0005±0.0003,枕叶为-0.0022±0.0004,颞叶为-0.0051±0.0003。结论 theta频段是工作记忆EEGs的特征频段。工作记忆EEGs的theta网络因果源在额叶,因果汇在颞叶和枕叶,提示工作记忆各个脑区的信息传递是从额叶流到颞叶和枕叶。     

视觉空间工作记忆容量对歼击机仪表读数判断的影响

目的 考察视觉空间工作记忆容量对歼击机仪表判断任务成绩的影响.方法 首先测量17名男性空军地勤人员的视觉空间工作记忆容量；随后让他们参与某机型的歼击机上仪表(速度表、航向表和高度表)读数的判断任务,仪表的呈现时间为500 ms和1000 ms；每种条件的任务重复10次,最后记录各条件受试者反应的正确率和反应时间.结果 呈现时间对各仪表判断任务绩效影响显著,在500 ms的呈现时间中,受试者视觉空间工作记忆容量对速度表和高度表读数判断正确率的回归系数达到显著水平.结论 视觉空间工作记忆容量对知觉和理解仪表读数有明显的影响.     

首发抑郁症患者空间工作记忆的fMRI研究

目的：探讨首发抑郁症患者矩阵工作记忆任务的脑功能磁共振成像（fMRI）激活特征,为抑郁症空间工作记忆力的缺损机制提供影像学线索。材料和方法：12例首发抑郁症患者与12例健康对照者,配对进行矩阵工作记忆任务的脑fMRI扫描。以AFNI软件对fMRI数据定位定量分析。结果：①首发抑郁症患者组矩阵工作记忆0-back及2-back任务执行正确率均低于对照组（P〈0.05）;②矩阵工作记忆任务激活两组受试者的脑区为：右侧与左侧前额叶BA9/46、右侧与左侧顶叶BA7/40、右侧与左侧额叶BA6区及辅助运动区SMA（P〈0.05）;③患者组的上述前六个脑区激活强度分别为：0.21%、1.11%、2.61%、2.82%、1.23%与1.31%,低于对照组的2.60%、2.50%、4.96%、4.36%、2.94%与3.45%（P〈0.05）。两组间SMA区激活差异无统计学意义（P〉0.05）。结论：首发抑郁症患者矩阵空间工作记忆能力下降,双侧BA9/46、BA6与BA7/40区功能减弱是其空间工作记忆能力缺损的机制之一。     

急性有氧运动对女大学生工作记忆影响的时程特点

目的:研究急性有氧运动对工作记忆影响的时程特点。方法:将女大学生随机分为2组:运动干预组(60%~70%心率储备强度,持续30 min自行车运动)和阅读控制组,采用n-back(1-back,2-back)范式测量运动前、运动10 min后、运动20 min后、运动30 min后以及运动后30 min工作记忆,用重复测量方差分析和卡方检验分别处理反应时和正确率行为数据,探讨不同时程急性有氧运动对工作记忆的影响。结果:1)运动干预组运动10 min后1-back任务反应时显著小于控制组(P=0.02),运动20 min后1-back任务反应时显著大于控制组(P=0.03),运动过程中2-back任务组间无差异;2)运动干预组运动30 min后1-back任务运动组正确率显著高于控制组(X2=4.389,P=0.036);2-back任务组间无差异;3)运动干预组运动后30min运动组反应时非常显著大于控制组(P=0.00,P=0.00)。结论:急性有氧运动对低难度工作记忆任务影响效果更明显,并表现出时程特点。其特点为10 min促进工作记忆,20 min损伤工作记忆,30 min运动即刻停止促进工作记忆,对工作记忆影响可持续到运动后30 min。应根据运动目的加强对运动时程的控制。     

前额叶皮层在数字工作记忆维持中的作用:事件相关fMRI研究

目的采用事件相关功能磁共振成像(ER-fMRI)探讨前额叶皮层在工作记忆维持期的作用。方法20名正常受试者接受sternberg项目认知任务的功能磁共振成像。采用相对低负载、高负载任务。组分析方法评价维持期相对低、高负载时平均脑区激活情况;组间比较探讨高负载任务出现相关激活增加的脑区。结果维持期与双侧前额叶背外侧皮层(DLPFC)、双侧前额叶腹外侧皮层(VLPFC)、顶叶、辅助运动区(SMA)和运动前区(PMA)、视觉相关皮层激活相关,VLPFC等脑区在高负载任务中激活增加。结论工作记忆维持和操纵之间可能存在功能上的、而非神经解剖的区分。     

轻微型肝性脑病患者空间工作记忆的fMRI研究

目的采用行为学和血氧依赖水平功能磁共振成像(BOLD-fMRI)方法探讨轻微型肝性脑病患者空间工作记忆损伤的脑神经机制。资料与方法从符合肝硬化诊断的40例患者中筛选出轻微型肝性脑病患者12例与正常对照者12名进行n-back任务负载下的脑fMRI扫描,以AFNI软件对fMRI数据进行定位定量分析。结果 (1)轻微型肝性脑病患者在三种任务负载下的正确率明显低于正常对照组,平均反应时间亦明显延长,两组差异具有显著性(P<0.001)。(2)fMRI结果发现,在n-back任务负载下,两组被试共同激活的脑区包括双侧前额叶(PFC),前运动区(PreMA),辅助运动区(SMA)及双侧顶叶(PA),且以右侧大脑半球优势为主。对这些感兴趣区进行定量分析发现,正常对照组这些脑区均表现出了和记忆负载相关的负载效应,而轻微型肝性脑病组只在双侧前运动区及双侧顶叶发现了这种负载效应。组间比较发现,在n-back任务负载下轻微型肝性脑病患者大部分工作记忆相关脑区的激活强度均比正常对照组小。结论轻微型肝性脑病患者存在空间工作记忆损伤,双侧前额叶、前运动区、辅助运动区及双侧顶叶功能减弱是空间工作记忆损伤的机制之一。     

基于动态因果模型的视觉工作记忆任务脑效应网络研究

目的从多通道脑电(electroencephalographys,EEGs)的效应连接角度,探究工作记忆的脑网络机制。方法收集15名健康志愿者的32通道脑电数据,通过源定位确定视觉工作记忆任务的激活脑区,在此基础上进行动态因果模型(DCM)分析,计算各连接的超越概率,构建工作记忆脑效应网络。结果双侧顶叶(PAR)到同侧背外侧前额叶(DLPFC)和双侧顶叶(PAR)到同侧额中线皮层(MFC)连接的超越概率大于其它连接。模型中正向连接簇的超越概率EP_forward大于反向连接簇的超越概率EP_backward和横向连接簇的超越概率EP_lateral(P0.01)。结论视觉工作记忆过程中,双侧顶叶与同侧背外侧前额叶、额中线皮层之间有信息交流,顶叶皮层的信息流向前额叶皮层。     

WMN：非靶刺激加工过程中一个与工作记忆相关的视觉ERPs负成分

目的通过比较复杂程度不同的视觉作业中的非靶ERPs特征 ,探讨脑对非靶刺激的加工机制。方法 2 6名健康青年男性被试者 [( 2 1 .2± 3.3)岁 ]。刺激为等概率出现在左、右视场的红、绿闪光刺激 ,要求被试者对靶刺激 (红光或绿光 ,交叉规定 )进行拨开关 (SR)或方位区分 (DR) ,忽略非靶刺激。结果与SR相比 ,DR非靶ERPs在额区产生了 1 0 0～ 70 0ms的峰值在 380ms左右的负向慢波 -工作记忆负波(WMN ,workingmemorynegativity)。 结论ERPs负成分WMN的产生表明对非靶刺激除了感知加工过程 ,还可能涉及到对工作记忆中模式的消除和重新提取等脑活动过程 ,而这种脑活动主要发生在额区     

少年围棋选手连续3-back任务相关ERP与COMT多态性的关联研究

目的:探讨不同儿茶酚胺氧位甲基化转移酶(Catechol-O-Methyltransferase,COMT)基因型少年围棋选手在长时间较大强度脑力负荷的条件下工作记忆能力的变化情况。方法:按照被试者的COMT不同基因型,COMT Val158Val组(Val/Val基因型被试者)随机抽取10人,COMT Val158Met组(Val/Met基因型被试者)随机抽取8人,COMT Met158Met组(Met/Met基因型被试者)6人,三组共24名不同COMT基因型少年围棋选手参加连续数字3-back任务相关的脑电测试,以观测被试者在连续工作记忆任务中记忆能力和视觉事件相关电位的差异。结果:将24名被试者持续1小时的3-back任务的正确率作为行为学指标,Val/Met型被试者的成绩与Val/Val型和Met/Met型被试者相比,记忆任务成绩最差,组间差异有统计学意义(P<0.01);在Cz、Pz电极,Val/Met基因型被试者P300波幅低于Val/Val型和Met/Met型被试者,两组之间的差异具有统计学意义(P<0.01);在前额区的Fz电极上,Val/Met型被试者P300波幅低于Val/Val型,两组之间的差异具有统计学意义(P<0.01),Met/Met组P300波幅居中。结论:COMT基因多态性存在人种差异,不同COMT基因多态型的围棋选手在工作记忆任务中表现不同。     

Working Memory in Patients with Mild Traumatic Brain Injury: Functional MR Imaging Analysis

Purpose: To analyze brain activation patterns in response to tests of working memory after a mild traumatic brain injury (MTBI). Materials and Methods: Research ethics committee approval and patient written informed consent were obtained. Brain activation patterns in response to n-back working memory tasks (n = 1, 2, 3) were assessed with functional magnetic resonance (MR) imaging in 20 patients with MTBI within 1 month after their injury and in 18 healthy control subjects. In n-back working memory tasks, participants monitored a series of number stimuli and were to indicate when the presented number was the same as that presented n back previously. Nine (45%) MTBI patients underwent follow-up functional MR imaging studies 6 weeks later. Digit span, a memory test for how many numbers a person can remember in sequence, and continuous performance test (CPT), a test that measures a person's sustained and selective attention and impulsivity, were also performed before functional MR imaging studies and outside the imager for each participant. Clinical data were analyzed by using t and χ(2) tests. Within-group, between-group, and initial and follow-up differences of functional MR imaging data were analyzed by using one-sample, two-sample, and paired t tests, respectively. Results: Groups were similar for sex (P = .75), years of education (P = .069), digit span (P = .37 for total score), CPT (P = .31, .27, and .43 for omission error, commission error, and hit reaction time, respectively), and accuracy of n-back working memory performance (P = .90, .11, and .39 for one-, two-, and three-back tasks, respectively). Brain activation patterns differed between MTBI patients and controls in response to increasing working memory loads (P < .01, uncorrected). Control subjects maintained their ability to increase activation in the working memory circuitry with each increase in working memory load. In contrast, MTBI patients were impaired in their ability to increase activation in working memory circuitry under both moderate and high working memory load conditions. However, MTBI patients did show cerebral plasticity, as evidenced by more activation in some areas outside and inside the working memory circuitry as compared with control subjects (P < .01, uncorrected). In the 6-week follow-up study, compared with baseline, MTBI patients showed an improvement of activation in response to increasing working memory loads (P < .05, uncorrected). Conclusion: MTBI-induced differences in working memory functional activity were observed even though differences in behavioral performance between MTBI patients and controls were absent, which suggests that this approach may increase sensitivity to MTBI compared with neuropsychological evaluation alone. ? RSNA, 2012.     

正常人工作记忆的事件相关fMRI研究

目的:采用事件相关fMRI,探讨正常人工作记忆资源募集和干涉解决的神经基础。方法:采用Sternberg范例的一个亚型工作记忆选择任务,对正性和负性反应试验、低度熟悉负性试验和高度熟悉负性试验进行比较。结果:与正确正性反应相比,一些额叶区域,如扣带回前部(BA32)、额中回(双侧BA46、左侧BA9)、左侧额下回(BA44/45)以及右侧楔前叶(BA7)、右侧顶内沟前部(BA40)在做出正确负性反应时激活增加。与低度熟悉负性试验相比,高度熟悉负性试验中左侧额下回(BA44/45)、右侧楔前叶(BA7)、扣带前部(BA32)激活显著增加。结论:在工作记忆负性反应中需要募集更多的资源。额叶皮层和楔前叶可能是干涉解决的神经底物。