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时序记忆的事件相关电位研究

作　者: 胡细灰
导　师: 周曙
学　校: 南方医科大学
专　业: 神经病学
关键词: 事件相关电位时序记忆 Sternberg范式近事判断
分类号: R741
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

时序记忆(temporal order memory),即对已经经历的项目或事件次序的记忆,代表一种区别于项目或事件的记忆。研究时序记忆的常用方法为近因判断(recency judgment),即首先向被试呈现多个目标刺激,然后呈现两个从目标中随机选择的探针刺激,被试需判断哪个探针更先或更后出现。既往行为研究发现了时间距离效应,即两个探针刺激在时间上相隔越远,近因判断的反应时间越短,正确率越高；反之,反应时间越长,正确率越低。Milner等运用近事判断范式研究脑损伤病人时序记忆,以言语和非言语图片为记忆素材,结果显示额叶损害者时序记忆受损更重,而颞叶损害者再认记忆受损更重,额颞同时损害者两类记忆均受损。后续相关研究进一步证实上述结果；此外,科萨科夫综合征、阿尔茨海默病人等研究亦显示时序记忆的特别损害。Fabiani等报告老年人时序记忆受损,但其再认记忆与年轻人无显著差异,提出可能存在着与年龄相关的额叶功能减退。进一步研究提示额叶也许参与记忆的组织方面而非记忆的编码、固化和检索方面。额叶的损伤并不直接引起记忆缺失等,却导致需要外在线索的检索、策略、启动和执行方面的任务受损。如,额叶受损病人不能抑制无关信息,因此,他们比其他脑区受损的病人更容易受到干扰,而这类任务通常需要利用时序信息。额叶在时序记忆中的确切角色尚待澄清。以小鼠为研究对象的实验中也发现了时间距离效应。同时证实内侧前额叶参与空间位置信息相关的时序记忆过程。在八臂迷宫任务的实验中,结果显示与对照组小鼠相比,内侧前额叶受损小鼠在所有的时间距离里显示出时序记忆缺陷,支持内侧前额叶参与与空间位置信息相关的时序记忆过程的观点。然而Hoge等对小鼠的研究显示海马腹侧CA1亚区在不影响视觉客体检测下对视觉客体时序信息起关键的作用。Howland JG等也是对小鼠的研究则显示时序记忆由一个边缘地区的整体环路所支持,包括腹侧海马和内侧前额叶。在以猴子为被试的试验中,Ninokura等报告背外侧前额叶对事件时间次序信息的监视和处理起重要的参与作用。总之,上述研究提示多重脑区参与时序记忆。功能磁共振研究可以提供时序记忆神经机制的信息。Ce’line等观察到背外侧中部前额叶—布罗得曼分区(Brodmann area, BA) 9/46参与了视觉工作记忆中时间次序的编码。而Konishi等发现外侧颞叶执行以项目为基础的近事判断,时序记忆的激活区域包括两侧前额叶外侧中部(BA9)、左侧前额叶外侧下部(BA45/44)、左侧前额叶前部(BA10/46)、两侧颞叶内侧(BA28/35)。但功能神经影像学的低时间分辨率导致它们难以确定相关脑区的参与时机。本文旨在利用事件相关电位(event-related potentials, ERP)的高时间分辨率的优势,探讨工作记忆中时序信息提取及激活的相关脑区,并考察时间距离效应是否存在对应的神经相关。2009年1-2月,18名南方医科大学学生志愿者,男8名,女10名,年龄24-28岁(26.65±1.22岁),右利手,身体健康,无色盲色弱,视力或矫正视力正常,未曾参加过类似实验。黑色背景的不同颜色的圆形呈现在正中央,被试与屏幕间隔100cm。圆形颜色从黄、红、绿、蓝、紫等13种颜色中选取。其中,呈现4种不同颜色的圆形,然后判断哪种颜色的圆形先出现为时序记忆任务；呈现4种不同颜色的圆形,判断哪种颜色出现过为再认记忆任务；呈现4个灰色圆形,判断灰色圆形出现在哪侧为空白对照任务。实验分为三个区组实施：时序记忆任务、再认记忆任务、空白对照任务。三组任务前后顺序、左右手按键均在被试间平衡。每张记忆靶图片呈现400 ms之后为100m黑屏,延迟保持阶段的探针刺激呈现后400 ms黑屏,探针刺激起始后1000-1000 ms内的反应视为有效反应,两个反应按键的分配在被试间平衡。每执行任务2分钟予以休息20秒。组间休息3分钟。实验仪器和分析系统是本实验室开发的19导事件相关电位系统；19个记录电极按国际10-20标准导联系统安装。以双侧耳垂为参考电极,接地电极置于前额正中,滤波通频带为[0.5,100]Hz。叠加三组任务中正确反应的EEG片段,任务出现时刻设为0 ms,ERP分析时段为判断任务图片出现前-1100 ms至出现后100 ms(信息维持阶段)、出现前-100 ms至出现后1000 ms(信息检索阶段),从-100 ms至0 ms为基线。伪差拒绝阈值设为70μV；目测手工排除眼动和肌电等伪差。各条件下参与ERP叠加的EEG片段不少于30个。1名女性被试数据因眨眼过多导致ERP数据叠加不足而从分析中舍弃,17名被试数据进入统计分析。对三组任务数据进行单因素三水平重复测量方差分析。反应时间和正确率均采用SPSS13.0分析,其中方差分析自由度使用Greenhouse-Geissor校正。ERP数据采用实验系统的统计软件分析,其中方差分析自由度使用lower-bound(epsilon=0.50)校正,ERP各通道对应的F值和t值经插值获得统计参数映像(statistical parametric mapping, SPM),分别称为SPM(F)和SPM(t)。显著性水平为0.05,SPM(t)使用Bonferroni方法校正。时序记忆三个间隔距离的反应时间及正确率存在显著性差异,反应时间[F(1.28,20.48)=43.336,P=0.000]及正确率[F(2,32)=132.602,P=0.000]。时序记忆三间隔组间效应显著(P=0.000),LSD检验提示两两比较不同时间间隔在反应时间和正确率上均差异显著(P=0.000)。相隔越近,反应时间越长,正确率越低；反之,反应时间越短,正确率越高,即存在时间距离效应。三种任务的反应时间及正确率存在显著差异,反应时间[F(1.32,21.11)=135.989,P=0.000]及正确率[F(2,32)=200.313,P=0.000],其中空白对照组反应时间最短,正确率最高；但时序记忆与再认记忆的行为绩效的差异经LSD检验不显著(反应时间P=0.454,正确率P=0.192),其余两两比较均达显著(P=0.000)。17名被试的时序记忆、再认记忆和对照空白记忆任务总ERP波形在固化维持阶段呈现显著性差异,主要表现在FPl、FP2、F3、F4、Cz等电极处,时序记忆和再认记忆差异主要表现在F7、F3、T3、C3等左侧大脑半球,亦见于F4、F8、C4等右侧大脑半球区域；时序三间隔差异主要体现在F3、F4、Cz等区域,以P700以后稍明显,P700之前时序三间隔几乎重叠。17名被试在检索阶段,时序记忆、再认记忆和空白对照任务显著性差异主要表现在Fz、F4、Cz、C4、C3等几乎整个大脑电极处,时序记忆和再认记忆之间的波形差异未达显著性；时序记忆三间隔差异显著,主要表现在F3、T3、C3、P3等电极处,尤以P400成分明显。在记忆的固化维持阶段,ERP的F值统计参数映射显示任务效应主要出现在双侧颞顶叶(280-360 ms),双侧顶枕叶(380-440 ms),几乎整个脑区(480-720ms),除枕叶外的其他脑区(760-880 ms),除右侧额、颞、顶及中央外的其他脑区(900-920 ms)；时序记忆三间隔显著性差异主要表现在左侧颞顶叶(420-430ms),双侧颞顶枕叶(440-460 ms),双侧额颞顶叶(470-490 ms)；时序与再认记忆任务显著性差异区域比较少,仅出现在左侧顶叶(460-500 ms、680-800 ms)。在记忆的检索阶段,ERP的SPM(F)显示任务效应主要出现在双侧枕叶(200-220ms),右侧额顶枕叶(240-260 ms),左侧额叶、左侧颞顶叶(360-400 ms),除前额叶外或枕叶外的大部分脑区(440-640 ms),双侧额叶、颞叶(680-760 ms),左侧颞叶、右侧额叶(800-820 ms)；时序记忆三间隔显著性差异主要出现在左侧颞叶(260 ms-270 ms),双侧顶枕叶(280-290 ms),除前额叶外的大部分脑区(300-360 ms),除额叶、前额叶外的大部分脑区(380-390 ms),右侧顶枕叶(400-410 ms)；再认和时序记忆无显著性差异。目前尚缺乏时间距离效应的神经相关的研究。本研究结果提示在记忆的固化维持阶段,时序间隔效应主要存在于靶刺激出现后440-480 ms的双侧顶叶；在记忆检索阶段,时序间隔效应主要存在于探针刺激出现后300-400 ms的双侧顶叶。Moyer等报告数字距离效应,即参与比较的数字在数量上相隔越远,判断就越容易,表现为反应时间越短,正确率越高。Marshuetz等以大写英文字母为材料,同样观察到行为绩效的距离效应,如比较D/H和D/F的字母距离,前者反应时间更短正确率更高；其功能磁共振报告顶叶存在显著距离效应,但并未观察到额叶的相应效应,他们认为额叶也许对次序信息加工起着更一般的监控作用。本研究结果与上述文献相近。但上述研究分别以数字、字母为刺激材料,其研究范式也基于长时记忆范式,而我们的研究基于工作记忆范式,结果提示在两类记忆范式中,时间距离同数字、字母距离一样,可能共享相似的神经加工机制。在固化维持阶段,时序记忆和再认记忆的ERP显著效应主要表现在目标刺激出现后480 ms、700-800 ms的左侧顶叶；在检索阶段,两者的行为学指标和ERP均未见显著性差异,ERP任务效应主要存在于两种记忆任务与控制组任务之间。基于行为研究,Fabiani等认为额叶也许不参与记忆编码、固化和检索方面而参与记忆的组织,而只是对时序记忆起调控作用。Hauser等对小鼠的研究亦认为,时序记忆的衰退与也许与年龄相关的大脑变化相联系。Ciaramelli等进一步提出“注意至记忆”(attention to memory, AtoM)假说：在情节记忆检索中,顶上小叶通过分配自顶向下的注意资源给策略性的检索过程提供支持,间接参与检索,靶记忆并非借助外源线索自动引出,而是一个经由前额叶介导的策略搜索过程,需要注意资源；顶下小叶借助内侧颞叶通过调解对记忆内容检索的自动注意捕获,该参与检索是一个相对自动的直接过程,由内侧颞叶介导,需要很少的注意资源。本实验结果显示左侧顶叶参与时序信息的固化编码过程,额叶及前额叶并未参与；检索阶段时序记忆和再认记忆未见显著性差异。本实验结果倾向于支持“注意至记忆”理论,提示顶叶直接卷入了时序信息的编码和提取,而额叶不参与存储而只是间接利用时序信息。因此,既往研究发现额叶损害影响时序记忆更可能发生在监控阶段。

全文目录

摘要  3-9
ABSTRACT  9-18
一. 前言  18-33
二. 方法与过程  33-35
三. 结果  35-44
四. 讨论  44-47
五. 结论  47-48
参考文献  48-55
攻读学位期间成果  55-56
致谢  56-59
统计学证明  59

时序记忆的事件相关电位研究

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