精神分裂症患者心理旋转能力的事件相关电位研究☆

陈玖 杨来启 赵瑾 刘光雄 张彦 吴兴曲 马文涛 邓自和

心理旋转亦称“心象旋转”，是指人在头脑中将自己或某个视觉刺激物的映象作平面或立体转动的心理运作过程［1］。精神分裂症患者存在着认知功能障碍，主要涉及注意、记忆、抽象思维、信息整合以及执行功能等多方面［2］。心理旋转能力是一种空间表征转换能力，研究表明，前庭叶受损［3-4］、单相性抑郁症［5］、帕金森氏症［6］、颈椎肌张力障碍［7］等患者心理旋转能力有不同程度的受损，反应时变慢，准确率降低。Vignemont等［8］研究发现，精神分裂症患者完成不同角度心理旋转存在不同亏损，且反应时变慢，准确率更低；有幻觉比非幻觉的患者错误率更高。但前人都是从行为学角度去评价心理旋转能力，本研究通过ERP电生理指标去评价患者心理旋转能力的受损情况，其更具有客观性、特异性。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象 为来自2010年9月至2011年6月宝鸡市解放军第三医院精神科住院的精神分裂症患者。入组标准：①符合中国精神障碍分类与诊断标准第三版（Chinese Classification of Mental Dis⁃orders（Version 3），CCMD⁃3）精神分裂症诊断标准；②入组前至少7～10天内未用过抗精神病药及影响认知功能的药物；③裸眼或矫正视力达到正常，均为右利手；④患者合作；⑤受试者和（或）监护人知情同意并签署同意书。排除标准：①脑血管病、其他脑部疾病及重大躯体疾病者；②使用精神活性物质史者；③近1周有电休克治疗史者。符合入组标准的患者共 30例（男 15，女 15），年龄 17～42岁，平均（28.0± 6.0）岁，平均受教育达（12.63±3.4）年，病程 1～ 60月，平均（13± 5）月，简明精神病评定量表（Brief Psychia⁃tric Rating Scale，BPRS）评分为35～57分，平均（36.5±0.11）分。

正常对照组：为本单位工作人员、临床进修人员及实习生，无精神病和精神病家族史，其它标准同精神分裂症组。共28例（男14例，女14例），年龄18～37岁，平均（24.2±5.2）岁，平均受教育达（14.28±2.1）年，两组在性别构成、年龄、教育程度上差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 量表评定 ①精神分裂症患者用简明精神病评定量表（BPRS）评定；②正常对照组用《DSM⁃IV⁃TR轴I障碍临床定式检查》（Structured Clinical Interview for the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，Fourth Edition Text Revision，for⁃mulated by American Psychiatric Association （Axis I，Patient version）Project，SCID⁃I／P）筛查。 评定过程中采用晤谈与观察方式，ERP检查前，1名主任医师和一名副主任医师分别独立评分；研究开始前评定员进行一致性培训，一致性良好，相关系数为0.87～0.91。

1.2.2 电生理测定 实验采用德国 BrainAMP MR32便携式事件相关电位脑电系统，每天上午由两名研究员在全军精神疾病防治中心实验室完成。受试者戴32导BrainCAP⁃MR电极帽记录脑电，记录电极参照国际脑电学会10／20标准系统，置于 P3，P4，FZ，CZ，PZ，O1，OZ，O2，等点，双耳TP9，TP10为参考电极，AFZ接地，采样率为500 Hz，头皮阻抗＜5 kΩ，刺激持续时间 1200 ms，灵敏度5 μv，带通低频滤波0.1 Hz，高频滤波30 Hz，叠加正确反应试次。分析时程为刺激呈现后1000 ms，基线为刺激前200 ms，离线矫正眨眼等伪迹，波幅大于±70 μv者视为伪迹被剔除。采用两个完全独立的触发和记录系统进行 P500（400～600 ms）检测，测量其潜伏期和波幅（峰值），并记录其反应时和错误数。

1.2.3 实验步骤 用E⁃Prime 2.0软件实现。在安静、微暗的环境下（相对隔音、温度约24℃），受试者坐于与显示器（17英寸彩色显示器，刷新频率75 Hz）距离约60 cm软椅中，要求受试者在实验中一直注视着屏幕中央。受试者先了解指导语，然后练习，受试者的按键正确率必须到达60%以上才能进入正式实验。在整个实验过程中，“R”和“F”两种刺激图片随机出现。图片分为正像和镜像，每种形 式 有 12 种 旋 转 角 度 ：0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°。 图片面积不超过1.58 cm×1.58 cm，相应视角大致为1.1°×1.0°。实验流程：首先在屏幕中央呈现注视点“+”500 ms后，接着呈现刺激图片（最长 1200 ms），受试者的任务是对图片R（或F）做出正镜或镜像的判断，并相应按鼠标左键或右键，直到被试按键反应后刺激消失，本试次结束。正式实验时，每类图片呈现720次，每个角度随机呈现30次，受试者一共要做1440次旋转判断，将每一类任务分为两段进行，每段呈现360张图片，两段之间有一个间歇，间歇的时间长短由受试者自己决定。实验过程大概需要约40分钟，依受试者的反应时而有所变化。

1.3 统计分析 所有统计计算均在SPSS17.0统计软件包中进行，计量数据用（）表示，用t检验分析两组被试的年龄、教育程度差异及两组正镜像旋转差异，用χ2检验两组性别构成，方差分析比较两类字母刺激之间差异。检验水准为双侧α=0.05，双侧检验。

2 结果

2.1 患者组与对照组心理旋转能力的比较 不区分正镜像（正像+镜像的判断结果合并后分析）时，与对照组相比，患者组错误率偏高（t=2.51），反应时减少（t=-3.08），且差异均有统计学意义（P＜0.05）。区分正镜像时，与对照组相比，患者组镜像错误率升高（t=2.70），正像（t=-3.01）和镜像反应时都减少（t=-3.12），且差异都有统计学意义（P＜0.05）。 正像与镜像比较，对照组正像与镜像错误率、反应时差异都无统计学意义（P值均大于0.05），患者组镜像错误率高于正像（t=2.34）、反应时长于正像（t=3.31），且差异都有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.2 患者组与对照组ERP数据比较 不区分正镜像（正像+镜像的判断结果合并后分析）时，与对照组 P500成分相比，患者组在 PZ（t=3.38）、P3（t=2.92）、P4（t=-2.30）、CZ（t=-2.56）四个极点上潜伏期均延迟，患者组在 PZ（t=3.26）、P3（t=2.80）、P4（t=-2.20）、CZ（t=-2.43）四个极点上波幅均降低，且差异有统计学意义（P值均小于0.05）。区分正镜像时，与对照组相比，患者组正像［患者组：PZ（t=3.14）、P3（t=3.46）、P4（t=4.09）、CZ（t=3.36）］和镜像［患者组：PZ（t=3.38）、P3（t=3.50）、P4（t=3.90）、CZ（t=3.46）］潜伏期均延迟，正像［患者组：PZ（t=-2.76）、P3（t=-2.31）、P4（t=-2.49）、CZ（t=-2.43）］和镜像波幅均降低［患者组：PZ（t=-2.29）、P3（t=-2.24）、P4（t=-2.49）、CZ（t=-2.15）］，且差异有统计学意义（P值均小于0.05）。正像与镜像比较，两组在PZ、CZ、P3、P4四个极点上潜伏期正像与镜像差异都不显著（P值均大于0.05）；患者组波幅正像与镜像略有差异，但差异均不显著（P值均大于0.05），对照组正像波幅高于镜像［镜像：PZ（t=-3.11）、P3（t=-3.23）、P4（t=-4.10）、CZ（t=-3.82）］，且差异有统计学意义（P值均小于0.05）。见表2。

2.3 患者组与对照组ERP波形比较 不区分正镜像（正像+镜像的判断结果合并后分析）时，两组总平均ERP波形在PZ、CZ、P3、P4四个极点上200～ 400 ms、400～ 600 ms之间大约在 300 ms、500 ms两个时间点上出现两个显著性的正成分波，且都在500 ms后发生了负向漂移的现象。见图1。

区分正镜像时，两组正像和镜像总平均ERP波形在 PZ、CZ、P3、P4 四个极点上 200 ～ 400 ms、400～600 ms之间大约在300 ms、500 ms两个时间点上出现两个显著性的正成分波，而且在500ms后都发生了负向漂移的现象，波幅大小顺序如下：

①对照组正像＞②对照组镜像＞③患者组正像＞④患者组镜像

由表2知，①与④、①与②、②与③之间有显著性差异（P＜0.05）；③与④略有差异，但差异无统计学意义（P＜0.05）。见图2。

另外，从图1、2可见，600～800 ms之间对照组出现了一个显著的正成分。

3 讨论

经分析发现，图片字母R和F之间效应差异不显著，为方便起见，合并这两个变量即不区分字母。分析时排除极端反应时（超出三个标准差之外）的数据，数目不超过总数的5%，本研究排除了21个反应时数据。以字母和数字作为刺激的心理旋转的相关电生理研究最初是由Wijers等人［9］于1989年开始进行的，他们认为经过叠加平均所得的ERP波形显示，完成心理旋转任务时，在顶叶电极出现一个显著的正成分，潜伏期大约在500 ms左右，波幅约为8～15 V之间。这个结论后来被 Hamm［10］、Núñez⁃Peña［11］等人验证了。 因此本研究选择 P500成分作分析。

表1 两组正镜像的错误率和反应时比较 （）

表1 两组正镜像的错误率和反应时比较 （）

1）与对照组比较，经 t检验，P＜0.052）与正像比较，经t检验，P＜0.05

组别患者组对照组n 正像+镜像 正像 镜像3028错误率（%）0.39±0.111）0.22±0.09反应时（ms）527.81±87.381）568.74±54.49错误率（%）0.32±0.080.29±0.10反应时（ms）571.25±17.821）602.32±24.98错误率（%）0.42 ± 0.021）2）0.32±0.03反应时（ms）586.66 ± 10.601）2）605.76±13.71

表2 两组正镜像PZ、CZ、P3、P4极点P500的潜伏期和波幅比较 （）

表2 两组正镜像PZ、CZ、P3、P4极点P500的潜伏期和波幅比较 （）

1）与对照组比较，经 t检验，P＜0.052）与正像比较，经t检验，P＜0.05

组别n 正像+镜像 正像 镜像患者组30对照组28极点PZ CZ P3 P4 PZ CZ P3 P4潜伏期（ms）573.37±45.011）584.70±43.131）580.43±39.321）578.30±41.711）493.39±54.00495.68±42.00478.89±43.42487.11±45.21幅（μv）3.04±1.321）4.02±1.521）2.82±1.121）2.73±2.001）5.63±4.226.50±3.764.93±3.675.34±4.10潜伏期（ms）570.20±53.261）580.33±48.651）575.27±42.121）577.87±35.271）491.43±34.21489.36±32.11465.64±29.87479.12±31.32波幅（μv）3.23±1.091）4.25±1.671）3.01±1.321）3.25±1.211）6.77±3.048.20±4.326.00±3.706.18±3.51潜伏期（ms）575.53±46.011）588.07±48.821）584.60±39.721）578.73±42.131）495.36±32.14502.00±29.63492.14±27.62495.07±41.00波幅（μv）2.65±1.071）3.79±2.011）2.77±1.921）2.19±1.641）4.49±2.632）4.62±3.062）3.85±2.552）4.51±3.122）

图1 精神分裂症组与正常对照组总平均ERP波形的比较

图2 精神分裂症组与正常对照组总平均ERP波形的比较

本研究结果显示，无论区分正镜像与否，患者组执行心理旋转任务时在行为上表现为错误率增高，反应时减少。提示可能与患者的破裂性思维有关，符合CCMD⁃3精神分裂症的临床症状，在速度-准确度的权衡上出现了受损，行为上只注重速度，即心理旋转能力可能受损，与Vignemont等人［8］研究一致；但并非正镜像的心理旋转能力都受损，它表现出来的是镜像旋转能力严重受损，而正像却得到了一定的补偿。以上行为结果提示精神分裂症患者心理旋转的正镜像加工机制可能不同，即提示正镜像加工能力可以相互转化。在电生理指标上，不区分正镜像时，与正常健康人P500成分比较，精神分裂症患者潜伏期显著性延迟，波幅显著性降低，与行为指标的反应时减少不一致，这可能揭示脑生理机制受损而行为表现不一定受损，即受损情况可能是状态性的，说明精神分裂症患者心理旋转能力可能受损，潜伏期、波幅范围可以作为受损指标。区分正镜像时，与正常健康人P500成分相比，患者正镜像潜伏期显著性延迟、波幅显著性降低；正像与镜像相比，正常健康人P500成分的潜伏期差异不显著，波幅正像却显著性高于镜像，说明镜像完成心理旋转需要更多的心理资源参与，即镜像心理旋转需转换为正像后再旋转，这一结果与Hamm［10］等人研究一致。患者潜伏期、波幅差异都不显著，说明精神分裂症患者心理旋转能力在电生理机制可能受损，正镜像受损的程度不一致，且正镜像旋转能力的加工机制可能不同，即精神分裂症患者的正像旋转能力严重受损，或镜像旋转能力得到了补偿。与其表1结果行为结果不一致，这结果也可能提示脑生理机制受损而行为表现不一定受损，即可能说明精神分裂症患者大脑神经支配行为的神经通路出现了受损，出现了不自主运动，提示行为和电生理指标可作为精神分裂症临床辅助诊断指标。本研究不足之处，由于患者组没有区分不同的临床亚型，则有可能是亚型与正镜像的交互作用，下一步将深入去研究不同亚型的受损情况；另外，电生理指标究竟是精神分裂症患者本身就存在的，还是在执行认知能力时才有的特异指标，需要进一步深入研究。

本研究图1、2结果显示，无论区分正镜像与否，两组总平均 ERP波形在 PZ、CZ、P3、P4四个电极上200～400 ms、400～600 ms之间都出现两个显著性的正成分，而且在500 ms后都发生了负向漂移的现象；此结果说明心理旋转确实存在一个电生理指标，与刘练红［11］、Núñez⁃Peña［12］、Overney［13］、Logie［14］等人的研究结论一致，即心理旋转加工过程存在一个的电生理指标，且与ERP存在时间和功能联系。其中正常健康人的镜像波幅范围不一致，这可能是由于选择参考电极的原因所致。然而也出现了不一致的成分，即在600～800 ms之间对照组出现了一个显著的正成分，而患者组却没有。这一结果提示心理旋转能力的电生理成分不止是500 ms左右的成分，还可能存在另一个700 ms成分指标，具体电生理成分需要更深入的研究。

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