睡眠剥夺影响数字记忆的功能磁共振成像研究

研究背景长时间连续作业易导致大脑疲劳,已有证据显示脑疲劳对作业者认知功能和行为反应能力具有严重损害作用,因此揭示连续作业和睡眠剥夺对认知功能影响的机制,有助于对抗连续作业所致疲劳,提高连续作业能力。本研究通过分析睡眠剥夺前后功能磁共振成像(fMRI)特点,探讨睡眠剥夺影响学习记忆的神经机制。方法共6例健康男性志愿者接受48h睡眠剥夺,采用组块设计方法评价睡眠剥夺前后数字记忆功能变化,fMRI比较数字记忆编码、维持和提取阶段各脑区的激活特点。结果睡眠剥夺48h,受试者对4～7个0～9数字记忆的错误率并未增加(均P>0.05);对4～6个0～9数字记忆的反应时间与睡眠剥夺前无明显差异(均P>0.05),仅7个0～9数字记忆的反应时间增加(P=0.005)。睡眠剥夺后激活减弱的脑区在数字记忆试验编码阶段为左侧海马旁回Brodmann30区、颞上回Brodmann42区、岛叶Brodmann41区和额叶Brodmann6区;在维持阶段分别为左侧颞上回Brodmann38区、颞中回Brodmann21区、海马旁回和杏仁核Brodmann30区、额中回Brodmann47区、豆状核和丘脑,以及右侧豆状核、左侧扣带后回Brodmann30区、右侧扣带后回Brodmann30区、双侧扣带回Brodmann24区、双侧额中回和额内侧回Brodmann6区;提取阶段包括双侧海马、右侧杏仁核和顶下小叶Brodmann40区、左侧楔前叶Brodmann19区和丘脑。结论在数字记忆的不同阶段,机体通过激活不同的脑区来维持清醒状态,48h睡眠剥夺后参与数字记忆的大脑皮质及皮质下结构广泛受损。     

重视睡眠剥夺导致认知功能障碍机制的脑功能成像研究

睡眠的不同阶段具有不同的生理功能,各种原因诱发的睡眠剥夺(SD)或失眠都能损害相关睡眠期的生理功能。已知睡眠剥夺或失眠与神经系统变性疾病、心脑血管疾病、内分泌系统疾病及精神疾病等密切相关,因此引起了各专     

睡眠剥夺对健康青年男性工作记忆的影响及莫达非尼的干预作用

目的 探讨不同时间睡眠剥夺对健康青年男性工作记忆的影响,以及莫达非尼对睡眠剥夺的对抗作用. 方法 10名健康男性青年志愿者进行间隔1周的3次36 h睡眠剥夺,第一次不服药,为剥夺组,后2次志愿者交叉服用莫达非尼和安慰剂(于睡眠剥夺14 h和24h 2次服用1.每次服药后3 h进行工作记忆任务测试(倒数n项测验),剥夺组也在同样的时间进行测试.把睡眠剥夺前清醒时设为正常对照组.并进行测试. 结果 剥夺组的1-back任务的第2次测试平均反应时间较第1次测试明显延长,2-back任务的第2次测试平均反应时间、错误率较第1次测试明显增高,差异均有统计学意义(P＜0.05).剥夺组的l-back任务的第2次测试错误率与平均反应时间均比正常对照组明显增高,2-back任务的两次测试平均反应时间和错误率较正常对照组明显增高,差异均有统计学意义(P＜0.05).莫达非尼组的1-back任务的第2次测试平均反应时间较剥夺组明显降低,2-back任务的两次测试平均反应时间和错误率较剥夺组明显降低,差异均有统计学意义(P＜0.05). 结论 睡眠剥夺后工作记忆受到损害,并随着剥夺时间延长,受损加重.莫达非尼对睡眠剥夺后的工作记忆损害有明显的改善作用.     

工作记忆与脑的功能磁共振成像

工作记忆是临时信息编码、保持和提取的过程 ,是学习记忆研究的热点之一。功能磁共振作为一种新型无损伤技术 ,为研究工作记忆提供了一个新的途径。本文对功能磁共振的原理、实验设计和目前工作记忆功能磁共振检查的研究进展进行综述。     

工作记忆与脑的功能磁共振成像

工作记忆是临时信息编码、保持和提取的过程,是学习记忆研究的热点之一.功能磁共振作为一种新型无损伤技术,为研究工作记忆提供了一个新的途径.本文对功能磁共振的原理、实验设计和目前工作记忆功能磁共振检查的研究进展进行综述.     

全部睡眠剥夺对健康男性青年情绪的影响

目的 探讨长时间睡眠剥夺（SD）对情绪的影响。方法 挑选身体健康男性青年志愿者30名,剥夺全部睡眠52h。采用情绪状态问卷、贝克焦虑问卷、考虑自评量表、状态焦虑问卷和自评抑郁量表,分别在SD前（基础值）、SD期间（1次／6h,共8次）及一夜恢复性睡眠后评定受试者的情绪状态。结果 与基础值比较,随SD时间的延长,疲惫－惰性、焦虑、抑郁、困惑-迷茫等消极情绪的因子分逐渐增加（P＜0．05－0．001）,并与SD时间呈正相关;而有力－好动积极情绪因子分逐渐下降（P＜0．001）,与SD时间呈负相关（r＝－0．846,P＜0．001）。一夜恢复性睡眠后,疲惫－惰性和有力－好动因子分与基础值的差异仍有显著性（P＜0．05－0．01）,余均恢复到基础水平。结论 长时间的SD可导致情绪逐渐恶化。;一夜的恢复性睡眠对情绪的改善有一定效果。     

全部睡眠剥夺对健康男性青年脑电功率谱的影响

目的 探讨全部睡眠剥夺对健康男性青年脑电功率谱的影响。方法 选身体健康男性青年（１９￣２２岁）自愿受试者２０名,剥夺全部睡眠５０ｈ,定时记录脑电图共８次（间隔６ｈ）,分析各脑区各频段脑电功率。结果 睡眠剥夺５０ｈ后所有脑区（双侧枕区除外）的δ频段（Ｐ〈０．０５￣Ｐ〈０．００１）、θ频段（Ｐ〈０．０１￣Ｐ〈０．００１）功率升高,α２频段功率降低（Ｐ〈０．００１）,并与睡眠剥夺时间呈线性相关（Ｐ〈０．０１￣Ｐ〈０．００１）。例如,Ｆ３区δ、θ和α２频段脑电功率在睡眠剥夺前后分别为３．７８、４．１７;３．６５、４．３４;４．６４和３．９１ｌｎ（μＶ＾２）。脑电功率出现显著变化的时间由早以晚依次为α２频段、θ频段和δ频段。额前区、中央区、顶区和颞中区的改变较早,左半球比右半球早。脑电功率具有显著的随时间变化现象。快波频     

睡眠剥夺的动物实验研究

本文就睡眠剥夺对机体生理、行为、学习、记忆以及早期即刻基因表达的影响作一综述。     

睡眠剥夺对健康人注意力的影响

目的探讨睡眠剥夺对健康人注意力的影响。方法对10名健康青年男性志愿者进行32h(第1d8:00～第2d16:00)睡眠剥夺,并在睡眠剥夺前、后各17h和32h分别进行4次持续性操作任务(CPT)、选择性注意力(Stroop测验)的测试。结果在CPT和Stroop试验测试中,睡眠剥夺后2次测试的反应时间显著长于睡眠剥夺前,错误率显著高于睡眠剥夺前(均P<0.05),睡眠剥夺后第2次测试平均反应时间和错误率较第1次测试显著增加(均P<0.05)。结论健康人睡眠剥夺后注意力明显下降,并且睡眠剥夺时间越长越明显。     

项目记忆和源记忆的功能磁共振成像研究

目的探讨项目记忆和源记忆的神经基础及其是否存在性别差异。方法健康男女各8名，实验材料为504个高频双汉字词，项目记忆和源记忆实验任务，Block设计，GE1．5T采集功能磁共振成像（mRI）数据，用SPM99分析，得到男女脑功能激活图（P〈0．002，体素块〉20）。结果在P〈0．002，体素块〉20时，女性项目记忆激活双前额叶背外侧BA6（激活数目左右侧分别为62和11个），源记忆较多激活左前额叶背外侧BA6／46（激活数目为59个）；男性项目记忆激活右前额叶背外侧BA6／46（激活数目为64个），源记忆激活双前额叶背外侧BA6（左右侧分别为9和40个）。结论项目记忆更多激活右侧前额叶背外侧，而源记忆更多激活左侧前额叶背外侧。女性较多地引起左前额叶背外侧激活；而男性较多地引起右前额叶背外侧激活。     

联想学习记忆的脑功能磁共振成像

目的 通过脑功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术检测健康人脑纹状体边缘区(marginal division of the striatum,MrD)是否参与联想学习记忆的过程.方法 对16名右利手健康志愿者进行一项配对词语联想学习记忆任务的同时,进行fMRI扫描.试验采用组块设计并选用SPM 99软件进行数据分析和脑功能区定位.结果 应用单样本t检验(SPM统计软件将体素的激活强度T值在数值上等于t检验的t值),当统计阈值设为P＜0.005时,左枕叶和左额上、中回在任务编码时被显著激活(最大激活强度分别为T=13.87、9.36),左纹状体边缘区也在该阶段被明显激活(T=5.46);而左顶叶则在记忆提取阶段被显著激活(T=8.73).结论 除皮质外,皮质下结构如MrD也参与了词语联想学习记忆过程.     

慢性精神分裂症患者自我意识的功能性脑成像研究

目的探讨慢性精神分裂症患者及健康人自我意识加工的中枢机制及其异同。方法使用磁共振功能成像技术,观察20例慢性精神分裂症患者(患者组)和10名年龄、教育程度与患者组相匹配的正常人(对照组)在进行自我意识加工时,大脑激活区域的位置、范围和强度。结果对照组在进行自我意识加工时前额叶中央皮层和扣带回后部皮层显著被激活,激活范围分别为138和43个相连像素;患者组上述脑区的激活程度显著减低或消失,激活范围分别为9和0个相连像素。两组间的差别具有统计学意义(P<001)。结论前额叶中央皮层和扣带回后部皮层很可能是自我意识加工的功能脑区。慢性精神分裂症患者该脑区功能低下,是其自我意识障碍的影像学证据。     

Effects of different sleep deprivation protocols on sleep perception in healthy volunteers

Objectives

To investigate whether different protocols of sleep deprivation modify sleep perception.

Methods

The effects of total sleep deprivation (TD) and selective rapid eye movement (REM) sleep deprivation (RD) on sleep perception were analyzed in normal volunteers. Thirty-one healthy males with normal sleep were randomized to one of three conditions: (i) normal uninterrupted sleep; (ii) four nights of RD; or (iii) two nights of TD. Morning perception of total sleep time was evaluated for each condition. Sleep perception was estimated using total sleep time (in hours) as perceived by the volunteer divided by the total sleep time (in hours) measured by polysomnography (PSG). The final value of this calculation was defined as the perception index (PI).

Results

There were no significant differences among the three groups of volunteers in the total sleep time measured by PSG or in the perception of total sleep time at baseline condition. Volunteers submitted to RD exhibited lower sleep PI scores as compared with controls during the sleep deprivation period (P < 0.05). Both RD and TD groups showed PI similar to controls during the recovery period.

Conclusion

Selective REM sleep deprivation reduced the ability of healthy young volunteers to perceive their total sleep time when compared with time measured by PSG. The data reinforce the influence of sleep deprivation on sleep perception.     

男性首次发病精神分裂症患者治疗前后额叶的质子波谱研究

目的在体研究精神分裂症症状发生的神经生物学基础,探讨抗精神病药对额叶代谢物质的潜在影响。方法应用磁共振质子波谱(MRS)技术对10例男性首发精神分裂症患者(患者组)和10名男性正常对照者(对照组)检测额叶氮-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱复合物(CHO)、肌酸(Cr)。患者组入组后均予以第二代抗精神病药治疗,治疗第2个月时复查额叶~1H-MRS。每次~1H-MRS检查的同时,患者组各接受1次阳性和阴性症状量表(PANSS)评定、威斯康星卡片分类测试(WCST)评定。对照组仅进行1次WCST评定。结果多因素方差分析表明,治疗前患者组左、右侧额叶灰白质NAA/Cr均低于对照组[左侧白质：患者组1.87±0.30；对照组2.13±0.43。左侧灰质：患者组1.44±0.20；对照组1.67±0.32。右侧白质：患者组1.60±0.28；对照组2.09±0.41。右侧灰质：患者组1.35±0.25；对照组1.56±0.30],差异均有统计学意义(P均＜0.05)。患者组治疗前后NAA/Cr、CHO/Cr的差异均无统计学意义(P均＞0.05)。结论精神分裂症患者可能存在额叶神经元的损害。第二代抗精神病药短期治疗对精神分裂症患者额叶~1H-MRS代谢物水平无明显影响。     

高功能孤独症患儿胼胝体及额叶体积的磁共振研究

目的探讨高功能孤独症(high functioning autism,HFA)患儿的胼胝体以及额叶体积是否异常。方法对17例6~14岁的HFA患儿(智商≥70)以及16名年龄、性别、智商等与患者组相匹配的健康学龄儿童进行T1加权三维容积磁共振成像。根据改良的Witelson范式将胼胝体划分为五个亚区,采用自编软件计算和比较两组被试胼胝体区及各个亚区的体积,应用个体脑结构地图集(Individual brain atlases using SPM,IBASPM)工具箱计算额叶体积。结果 HFA组与正常对照组相比额叶总体积及左侧额叶体积增大[(193.91±23.23)cm3vs(177.86±18.2)cm3,P=0.04;(96.08±11.89)cm3vs(87.52±9.14)cm3,P=0.03],而右侧额叶、胼胝体总体积及各亚区的体积差异均无统计学意义(P>0.05);HFA组胼胝体前三分之一部的体积与额叶总体积、右侧额叶体积呈正相关(r=0.51,P=0.04;r=0.50,P=0.04);未见HFA组中儿童孤独症评定量表评分与胼胝体及额叶的体积存在相关(P>0.05)。结论 HFA患儿的额叶体积增...     

首发精神分裂症额叶白质和海马氢质子波谱的非对称性异常及其治疗1年后的变化

目的探讨首发精神分裂症患者脑代谢物非对称性的改变及其受非典型抗精神病药物治疗的影响。方法对符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,DSM-Ⅳ)诊断标准的21例首发精神分裂症患者和21名健康对照进行氢质子磁共振波谱扫描,并在治疗1年后对患者再次进行扫描,检测双侧额叶白质和海马的N-乙酰天门冬氨酸(N-Acetylaspartate,NAA)、胆碱(choline,Cho)和肌酸(creatine,Cr),以Cr为参照物,分别计算双侧NAA/Cr、Cho/Cr比值。在治疗前后对患者进行阳性和阴性量表(positive and negcotive symtoms scale,PANSS)、大体功能量表(global assessment function,GAF)评定。采用配对t检验进行脑代谢物非对称性分析。结果非对称性分析发现基线期健康对照组左侧海马NAA/Cr比右侧高[(1.41±0.09)vs.(1.32±0.10),P<0.05],首发精神分裂症组左、右侧海马代谢物比较,差异无统计学意义;而经过1年治疗后,与治疗前相比首发精神分裂症组PANSS评分显著降低(68.57±27.74vs.97.95±13.81)、GAF量表评分显著增加(58.76±23.07 vs.28.05±8.99),均P<0.05,精神分裂症组左侧海马NAA/Cr比右侧高[(1.41±0.10)vs.(1.31±0.13),P<0.05]。健康对照组及首发精神分裂症组治疗前后双侧额叶白质代谢物差异均无统计学意义(P>0.05)。结论首发精神分裂症患者海马NAA/Cr的非对称性消失,经非典型抗精神病药物治疗后,在精神症状改善的同时海马NAA/Cr的非对称性恢复。     

男性首发精神分裂症患者额叶质子波谱研究

目的探讨首发精神分裂症患者额叶质子波谱的特点。方法利用1H-MRS技术对10名首次发病且未经抗精神病药物治疗的男性精神分裂症患者和10正常对照的额叶进行检测。对照组的性别、年龄、利手、文化程度与患者组匹配,且精神疾病家族史为阴性。所有1H-MRS检查均在1.5T场强条件下进行,回波时间(TE)144毫秒(ms),检测的代谢物包括NAA、胆碱复合物(CHO)、肌酸(Cr),用公司提供的软件(GEFuntool2)测量各峰下面积并分别计算NAA/Cr及CHO/Cr的比值。结果采用多因素方差分析发现,患者组额叶NAA/Cr比值显著低于正常对照组(P<0.05),而两组之间CHO/Cr比值的差异不具有统计学意义(P>0.05)。结论在精神分裂症发病初期额叶神经元的完整性或功能可能已经受到损害。     

轻度认知障碍老年人情节记忆功能的磁共振成像研究

目的 运用核磁共振(MRI)技术探讨轻度认知障碍(MCI)老人与健康老人脑结构和功能的异同.方法 对14例MCI老人(MCI组)和15名健康老人(正常对照组)进行神经心理学检查,并应用基于体素的形态测量方法 ,测定两组的灰质体积,并用事件相关功能MRI技术,测定两组在执行情节记忆提取任务时相关脑区的功能变化.结果 (1)神经心理学:MCI组听觉词语记忆测试[(2.1±1.7)分]和画钟试验[(7.8±1.2)分]成绩差于正常对照组[分别为(9.2±1.3)分和(9.2±0.8)分;P＜0.05].(2)结构影像:MCI组的灰质体积小于正常对照组,主要位于情节记忆相关脑区(P＜0.001).(3)功能影像:MCI组与正常对照组任务正确率和反应时间的差别无统计学意义;MCI组激活降低的脑区主要是海马旁回,而增强激活的脑区主要是前额叶前侧、背外侧、右侧颞上回、右侧颞下回、枕叶皮层(P＜0.005).结论 MCI组内侧颞叶记忆系统结构萎缩、功能下降,在任务难度适当的情节记忆提取任务中,MCI组动员额外脑区激活,以代偿颞叶内侧记忆系统的损害.     

认知矫正治疗前后慢性精神分裂症患者功能磁共振成像的对照研究

目的 探讨认知矫正治疗对精神分裂症患者工作记忆相关脑区活动的影响.方法 对10例病情稳定的慢性精神分裂症患者进行为期6个月的认知矫正治疗,分别于治疗前后进行韦克斯勒记忆量表(WMS)测查及功能磁共振成像(fMRI)测量.结果 (1)WMS测查:治疗后再认[(8.11±4.34)分]和再生[(10.22±3.35)分]以及Benton错误[(3.75±2.92)分]均较治疗前[分别为(5.78±2.95)分、(8.56±3.21)分和(8.00±6.28)分]改善,均P＜0.05.(2)fMRI:治疗前后的反应时和正确率比较,差异无统计学意义(P＞0.05).治疗后在高负荷条件下,背侧前额叶皮质(DLPFC)区域(Brodmann46区)的激活范围(x,y,z=-51,36,15;k=40,t=7.21)小于治疗前的激活范围(x,y,z=-48,24,24,k=154,t=12.72),治疗前后DLPFC区域激活(x,y,z=-24,36,18,k=12,t=3.75)的差异有统计学意义(P＜0.005);在低负荷条件下,治疗前后DLPFC区域激活的差异无统计学意义(P＞0.05).结论 认知矫正治疗能改善精神分裂症患者工作记忆相关脑区的活动.