孫洪贊 鄭東明 王曉明 盧再鳴 康治臣 郭啟勇

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004)

老年人腦萎縮以灰質(zhì)萎縮為主，且與認(rèn)知功能、執(zhí)行功能下降相關(guān)〔1〕。反應(yīng)抑制功能作為執(zhí)行功能的重要組成部分，其老化可能也與老年人反應(yīng)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的某些腦區(qū)的灰質(zhì)萎縮直接相關(guān)〔2〕。本研究采用經(jīng)典的停止信號(hào)任務(wù)反應(yīng)抑制檢測(cè)任務(wù)和基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)(VBM)方法考察老年人反應(yīng)抑制功能老化與腦灰質(zhì)萎縮之間的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1一般資料 募集醫(yī)科大學(xué)校內(nèi)及周圍社區(qū)健康志愿者，包括青年組：25名健康成人，男9名，女16名，年齡(22±3)歲，教育年限(15.2±2.5)年；老年組：25名健康老年人，女13名，男12名，平均年齡(70±5)歲，教育年限為(14.6±3.8)年。受試對(duì)象均簽署知情同意書，通過臨床精神、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及磁共振檢查禁忌證的排查和利手檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)包括右利手、視力或矯正視力正常,無色盲、神經(jīng)、精神和心理等病史和家族史，常規(guī)頭顱MRI掃描無明顯器質(zhì)性病變。兩組間性別構(gòu)成、教育年限差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2反應(yīng)抑制能力測(cè)試 采用E-prime V1.1軟件編寫停止信號(hào)任務(wù)。每個(gè)被試者需完成兩組測(cè)試取平均成績(jī)，每組有100個(gè)測(cè)試任務(wù)。每個(gè)測(cè)試任務(wù)開始時(shí)，屏幕中央會(huì)有“+”固視點(diǎn)提示。測(cè)試任務(wù)分為Go和Stop兩種。Go任務(wù)：受試者看到Go信號(hào)(“○”)時(shí)需立即按鍵做出反應(yīng)。有效按鍵伴隨Go信號(hào)消失；1 000 ms內(nèi)無按鍵反應(yīng)會(huì)自動(dòng)跳到下一個(gè)任務(wù)測(cè)試。Stop任務(wù)：Go信號(hào)短暫出現(xiàn)后(該間隔時(shí)間稱為停止信號(hào)延遲)變?yōu)镾top信號(hào)(“×”)。此時(shí)受試者應(yīng)盡量停止按鍵以立即終止任務(wù)，若沒有按鍵，在Go信號(hào)出現(xiàn)1 000 ms后Stop任務(wù)自動(dòng)結(jié)束。

Stop任務(wù)設(shè)定為隨機(jī)出現(xiàn)，約占任務(wù)總數(shù)的25%。Stop任務(wù)的難度取決于Stop與Go信號(hào)間的停止信號(hào)延遲(SSD)，SSD越長(zhǎng)，難度越大。在本研究的設(shè)計(jì)中，SSD從200 ms開始，當(dāng)前Stop任務(wù)成功抑制后將自動(dòng)延長(zhǎng)下一個(gè)Stop任務(wù)的SSD 50 ms以增加任務(wù)難度，反之亦然。這種設(shè)計(jì)可保證約50%的Stop任務(wù)被成功抑制，進(jìn)而獲得比較準(zhǔn)確的停止信號(hào)反應(yīng)時(shí)間(SSRT)〔3〕。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過E-Prime軟件可得到反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)正確率。

1.3MR數(shù)據(jù)采集 采用Philips Intera Achieva 3.0T MR掃描儀，常規(guī)8通道SENSE頭線圈。常規(guī)軸、矢狀位T1W及T2W序列掃描后進(jìn)行全腦高分辨率T1W結(jié)構(gòu)像掃描，使用快速梯度回波(TFE)序列，掃描參數(shù)為：TR/TE=9.5 ms/4.6 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣256×256，層厚1.2 mm，無間隔連續(xù)掃描。

1.4數(shù)據(jù)分析

1.4.1圖像預(yù)處理 采用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(SPM)8軟件。首先進(jìn)行原始圖像頭動(dòng)位置校正；再將原始結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行灰質(zhì)、白質(zhì)及腦脊液圖像分割，得到各部分結(jié)構(gòu)圖像；然后將分割后得到的每個(gè)人的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像導(dǎo)入DARTEL工具箱生成一個(gè)共同灰質(zhì)模板，基于該灰質(zhì)模板進(jìn)行原始灰質(zhì)圖像空間標(biāo)準(zhǔn)化；最后將標(biāo)準(zhǔn)化后的全腦灰質(zhì)圖像進(jìn)行高斯平滑以提高圖像信噪比(半高寬值為8 mm)。

1.4.2統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS17.0軟件，獨(dú)立樣本采用t檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)。以教育年限為協(xié)變量，以停止信號(hào)反應(yīng)抑制任務(wù)的SSRT為因變量，采用協(xié)方差分析比較兩組反應(yīng)抑制功能的差異。以教育年限為協(xié)變量，雙樣本t檢驗(yàn)分析老年組和青年組基于體素的灰質(zhì)體積，統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值設(shè)定為FWE校正后P<0.05和>50個(gè)像素。在老年組內(nèi)，多元回歸分析萎縮區(qū)域腦灰質(zhì)體積與SSRT之間的相關(guān)性，統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值設(shè)定為FDR校正后P<0.01和≥50個(gè)像素，最終得到與反應(yīng)抑制功能相關(guān)的萎縮腦區(qū)。

2 結(jié) 果

2.1行為學(xué)數(shù)據(jù)分析 老年組和青年組SSRT分別為(196.3±35.7)ms和(266.2±38.0)ms，差異顯著(P=0.00)。

2.2VBM數(shù)據(jù)分析 與SSRT呈正相關(guān)的萎縮腦區(qū)主要包括雙側(cè)額下回、雙側(cè)額中回、雙側(cè)中央前回、前、中扣帶回、左側(cè)頂下小葉和左側(cè)后顳回。見表1。

表1 灰質(zhì)體積與SSRT呈正相關(guān)的萎縮腦區(qū)皮層定位情況

3 討 論

VBM是通過計(jì)算腦高分辨率MR圖像上灰、白質(zhì)的變化來定量分析不同群體腦組織的結(jié)構(gòu)特征和成分差異，能夠準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)不同群體腦組織的神經(jīng)解剖變化。該方法可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)MR無法顯示的異常結(jié)構(gòu)，并且可結(jié)合行為學(xué)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析得到灰質(zhì)萎縮腦區(qū)及萎縮程度與相應(yīng)腦功能之間的關(guān)系。但腦結(jié)構(gòu)改變并不能完全等同于腦功能改變，因此VBM研究的價(jià)值主要體現(xiàn)在大腦皮層必然發(fā)生萎縮的特定人群中，從形態(tài)學(xué)變化的角度為皮層功能定位提供證據(jù)，從而使形態(tài)學(xué)與功能學(xué)間的辨證關(guān)系解釋更為合理〔4〕。

大量的腦功能影像研究〔5〕提示存在著一個(gè)以額頂葉尤其是右側(cè)前額葉為核心的反應(yīng)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但與反應(yīng)抑制功能老化相關(guān)的具體腦區(qū)分布和這些腦區(qū)在此網(wǎng)絡(luò)中的作用研究結(jié)論并不確切，尤其缺乏多模態(tài)神經(jīng)影像學(xué)成像研究證據(jù)，如VBM的結(jié)果。本研究VBM部分結(jié)果顯示了正常老年人存在的反應(yīng)抑制功能老化是以背外側(cè)前額葉皮層(DLPFC)及腹外側(cè)前額葉皮層(VLPFC)受累為主的灰質(zhì)萎縮模式。結(jié)果提示單純從VBM結(jié)果分析，雙側(cè)額下回，雙側(cè)額中回，雙側(cè)中央前回，前、中扣帶回，左側(cè)頂下小葉和左側(cè)后顳回，灰質(zhì)萎縮可能在反應(yīng)抑制功能老化過程中起到重要作用〔6〕。

前額葉主要負(fù)責(zé)人類認(rèn)知、記憶及執(zhí)行功能，前額葉亦在老化過程中的功能代償發(fā)揮重要作用〔7〕。本研究中右側(cè)額中回及其同系物區(qū)存在灰質(zhì)萎縮，符合反應(yīng)抑制功能減低時(shí)的代償改變。雙側(cè)額下回及中央前回屬于VLPFC，有協(xié)同屬于DLPFC的額中回完成執(zhí)行功能的作用，如參與執(zhí)行控制、監(jiān)測(cè)選擇結(jié)果等〔8〕。這些協(xié)同腦區(qū)的萎縮提示老年人反應(yīng)抑制功能減低時(shí)，協(xié)同腦區(qū)亦相應(yīng)發(fā)揮代償作用?？蹘Щ刎?fù)責(zé)沖突信息傳遞，與前額葉存在反饋環(huán)路〔9〕，老年人在執(zhí)行反應(yīng)抑制任務(wù)時(shí)必然需要更多扣帶回資源的調(diào)用?？蹘Щ厥欠磻?yīng)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)腦區(qū)，亦在反應(yīng)抑制功能老化時(shí)發(fā)揮重要協(xié)同作用。

額葉及扣帶回較為恒定地在既往反應(yīng)抑制功能的功能磁共振(fMRI)研究中出現(xiàn)激活〔5〕。結(jié)合本研究的VBM結(jié)果，說明反應(yīng)抑制功能老化時(shí)反應(yīng)抑制功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)腦區(qū)存在灰質(zhì)萎縮，即功能上的老化與結(jié)構(gòu)上的萎縮存在平行改變〔10〕。但VBM研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)典的反應(yīng)抑制功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外的腦區(qū)(如左側(cè)頂下小葉和左側(cè)后顳回)存在灰質(zhì)萎縮，可能原因如下：(1)這些腦區(qū)的自身功能所決定，即參與反應(yīng)抑制功能的老化，但不起協(xié)同作用，即冗余代償；(2)結(jié)構(gòu)上的萎縮并不一定等同于功能上的老化，VBM的結(jié)果分析可能需要結(jié)合其他腦功能研究手段，使形態(tài)和功能的關(guān)系解釋更加合理。

對(duì)于探討功能老化這一生理過程的機(jī)制研究，本研究的樣本量仍需進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，與本研究采用青年組與老年組對(duì)照分析相比，按不同年齡段進(jìn)行多個(gè)分組以模擬生理進(jìn)程進(jìn)行探討可能價(jià)值更大，目前兩組人員的縱向隨訪研究正在進(jìn)行中。

綜上，老年人反應(yīng)抑制功能老化與反應(yīng)抑制功能的責(zé)任腦區(qū)及協(xié)同腦區(qū)的萎縮相關(guān)，這些腦區(qū)可能是反應(yīng)抑制功能老化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)腦區(qū)。

4 參考文獻(xiàn)

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10鄭東明，孫洪贊，董曉宇，等.應(yīng)用基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)分析工作記憶老化的腦灰質(zhì)萎縮基礎(chǔ)〔J〕.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2012；28(7):1277-81.