劉婷婷操瑞花胡盼盼田仰華陳先文汪凱

·論 著·

早中期帕金森患者的雜亂生物運(yùn)動感知障礙

劉婷婷*操瑞花*胡盼盼*田仰華*陳先文*汪凱*

目的探討帕金森?。≒arkinson disease,PD）患者的雜亂生物運(yùn)動感知能力。方法30例原發(fā)性PD患者以及與其人口學(xué)資料相匹配的正常對照組作為研究對象，采用生物運(yùn)動的時距辨別任務(wù)（a duration dis?crimination task）進(jìn)行雜亂生物運(yùn)動感知能力測試。采用Hoehn-Yabr(H-Y)分級量表對PD患者的嚴(yán)重程度進(jìn)行評定。結(jié)果與檢驗值“0”相比，正常對照組的主觀相等點(diǎn)（the point of subjective equality,PSE）（-0.15±0.18）為負(fù)值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=4.56,P＜0.001）。PD患者的PSE（0.04±0.21）與正常對照組的PSE相比，負(fù)值消失，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=3.72,P＜0.001）。PD 患者組按病情嚴(yán)重程度分為2亞組，PD早期組（H-Y 1～2級）的PSE（0.02±0.26）和PD中期組（H-Y 2.5～3級）的PSE（0.06±0.12）與正常對照組相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（PD早期組：P＜0.01；PD中期組：P＜0.01）。PD早期組和PD中期組的PSE之間無明顯差異(P=0.61)。結(jié)論P(yáng)D患者在病程的早期即出現(xiàn)雜亂生物運(yùn)動感知能力障礙，這種感知障礙可能與前額葉功能異常有關(guān)。

帕金森病認(rèn)知生物運(yùn)動前額葉

帕金森?。≒arkinson disease，PD）是神經(jīng)內(nèi)科第二種常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，臨床診斷PD依賴于特征性的運(yùn)動癥狀，包括靜止性震顫、運(yùn)動遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢步態(tài)異常[1]，帕金森病患者存在上述運(yùn)動障礙，限制了其與人交流及參加社會活動。有研究表明，早期PD患者就存在社會交往以及高級認(rèn)知功能障礙[2]，且PD患者的認(rèn)知障礙被認(rèn)為主要與其前額葉與紋狀體神經(jīng)環(huán)路的多巴胺損耗有關(guān)[3]。生物運(yùn)動知覺是指視覺系統(tǒng)能夠毫不費(fèi)力地并且高速地感知復(fù)雜的人類運(yùn)動的令人嘆服的能力。其架起了個體遠(yuǎn)距離交流和溝通的橋梁，對于模仿學(xué)習(xí)各種復(fù)雜的運(yùn)動行為也至關(guān)重要[4]。近來的一項研究發(fā)現(xiàn)生物運(yùn)動信息即使在整體形狀被打亂的情況下仍具有時距延長效應(yīng)，也就是說在物理呈現(xiàn)時間相等的情況下，被試感知到的雜亂的正立的包含有生物運(yùn)動信息的運(yùn)動序列的呈現(xiàn)時間要長于雜亂的倒立的不含有生物運(yùn)動信息的運(yùn)動序列[5]。既往研究顯示，帕金森病患者的完整生物運(yùn)動感知能力受損[6]，而雜亂生物運(yùn)動感知能力是否受損未知。本研究采用生物運(yùn)動的時距辨別任務(wù)，對PD患者進(jìn)行測試，以了解其是否存在雜亂生物運(yùn)動感知能力障礙。

1 資料與方法

1.1 研究對象

1.1.1 PD組 2013年11月至2014年5月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院就診的原發(fā)性PD患者30例，其中男20例，女10例。發(fā)病年齡39～79歲，平均（62.93±7.47）歲，病程1～14年，平均為（4.07± 2.73）年，平均教育年限（7.43±3.85）年，均為右利手；H-Y分級1.5級的7例，2級的11例，2.5級的8例，3級的4例。其中，1～2級為早期，2.5～3級為中期。入組患者均無明顯開關(guān)現(xiàn)象。PD患者均為初診未服藥或者來診的前1 d晚上開始未服藥。納入標(biāo)準(zhǔn)：①PD的診斷符合英國帕金森病協(xié)會制定的原發(fā)性PD診斷標(biāo)準(zhǔn)；②簡易智能量表（mini－mental state examination，MMSE）評分≥24分，具有正常的視、聽力和語言理解表達(dá)能力；③采用H-Y分級量表對PD患者進(jìn)行病情嚴(yán)重程度評定，評定內(nèi)容包括單側(cè)或雙側(cè)肢體受累情況、有無平衡障礙、行走、站立及生活自理能力等，共分為5級；④漢密爾頓抑郁量表排除抑郁狀態(tài)；⑤患者配合程度良好，一般選取早中期PD患者，且沒有明顯的開關(guān)現(xiàn)象。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重系統(tǒng)性或代謝性疾病；②精神或神經(jīng)病病史，如腦梗死、偏頭痛、精神分裂癥等；③頭部創(chuàng)傷、酗酒或藥物濫用史。

1.1.2 正常對照組 性別、年齡、利手、教育年限與患者組相匹配的患者家屬或其他健康自愿者30名。入選者參與試驗前均被告知本次試驗的目的及意義等，并取得了所有被試者及家屬的知情同意，符合倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，獲安徽醫(yī)科大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 研究方法

1.2.1 神經(jīng)心理學(xué)背景測試包括MMSE、Hamilton抑郁量表(HAMD)、詞匯流暢性(verbal fluency test, VFT)和數(shù)字廣度；VFT包括1 min說出蔬菜的名稱數(shù)，數(shù)字廣度包括正序數(shù)字廣度和倒序數(shù)字廣度。

1.2.2 生物運(yùn)動的時距辨別任務(wù)[5]試驗采用一臺14英寸Dell筆記本電腦呈現(xiàn)刺激（刷新頻率為60 Hz）、使用Matlab軟件編制試驗程序。被試者距離屏幕60 cm。試驗序列：①正立的雜亂生物運(yùn)動序列[7]即生物運(yùn)動刺激，由Troje和Westhoff通過將完整生物運(yùn)動序列（即Vanrie和Verfaillie通過三維運(yùn)動捕獲系統(tǒng)改進(jìn)的光點(diǎn)序列[8]，該序列是通過拍攝真人行走，然后將關(guān)節(jié)的位置數(shù)字化編碼為可運(yùn)動的光點(diǎn)而獲得的）的光點(diǎn)的起始位置隨機(jī)化,保持各個點(diǎn)的運(yùn)動軌跡不變,這樣的運(yùn)動序列破壞了整體結(jié)構(gòu)信息而保留了局部運(yùn)動信息。②倒置的雜亂生物運(yùn)動序列即非生物運(yùn)動刺激，是將正立的雜亂生物運(yùn)動序列旋轉(zhuǎn)180°而產(chǎn)生。試驗設(shè)計：試驗范式為在灰色的背景中央呈現(xiàn)白色的刺激物，每試次中生物運(yùn)動序列和非生物運(yùn)動序列前后呈現(xiàn)。其中一個序列（生物運(yùn)動或非生物運(yùn)動）隨機(jī)被選擇作為標(biāo)準(zhǔn)刺激時距，呈現(xiàn)時距為1000 ms，另外一個則可能呈現(xiàn)為100 ms，400 ms，700 ms，1000 ms，1300 ms，1600 ms或1900 ms中的一種，也就是說每次兩種序列之間的時距差為-900 ms，-600 ms，-300 ms，0 ms，300 ms，600 ms或900 ms。因此，共有7種測試時距差，每種測試10次。兩個序列中間隨機(jī)地呈現(xiàn)400 ms～600 ms的一個空白間歇。兩種序列（生物運(yùn)動刺激和非生物運(yùn)動刺激）呈現(xiàn)的先后順序以及每試次光點(diǎn)序列的起始幀都是隨機(jī)的。試驗由70個試次組成，每20～30個試次中間有一個休息間歇。試驗任務(wù)：一組序列（生物運(yùn)動和非生物運(yùn)動）呈現(xiàn)完畢后，要求被試口頭報告哪一個（前一個或者后一個）序列的持續(xù)數(shù)據(jù)更長。告知被試不能口頭或者心里默數(shù)計時，并且刺激的順序和內(nèi)容與刺激的持續(xù)時距長短無關(guān)。被試報告他們的選擇后，下一組序列就會呈現(xiàn)。試驗總共約20 min。所有被試均在上午進(jìn)行生物運(yùn)動的時距辨別任務(wù)測試。且本研究中涉及的各種評分及任務(wù)測試均由獨(dú)立且經(jīng)過培訓(xùn)的人員專門進(jìn)行評價。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 每個被試的試驗結(jié)果均被放入Boltzmann S型函數(shù)中，橫軸為生物運(yùn)動序列持續(xù)時距減去非生物運(yùn)動序列持續(xù)時距，一共7個點(diǎn)，賦值-3～3，分別代表兩種刺激的時距差從-900 ms～+900 ms，每個單位長度為300 ms?？v軸為選擇生物運(yùn)動序列為“長時距”的反應(yīng)百分比。統(tǒng)計學(xué)分析值為主觀相等點(diǎn)（the point of subjective equality,PSE），被試在該點(diǎn)感知到的兩個刺激的持續(xù)時距相等。PSE值由Boltzmann方程的中點(diǎn)計算而來：

f(x)=1/(1+exp[(x-x0)/ω])

其中，負(fù)的PSE值代表正立的生物運(yùn)動序列與倒置的非生物運(yùn)動序列相比，被感知到的時距更長（即時距延長），時間延長的具體數(shù)值則為負(fù)值的絕對值乘以300，單位為ms。正的PSE值則相反（即時距壓縮）[9]。

1.2.4 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。年齡、教育年限、MMSE、HAMD、正序數(shù)字廣度及PSE值均為正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t檢驗進(jìn)行組間比較，應(yīng)用單樣本t檢驗將對照組PSE值與檢驗值“0”進(jìn)行比較；而VFT及倒序數(shù)字廣度為非正態(tài)分布，采用Mann-Whitney U檢驗進(jìn)行組間比較。將PD患者按照H-Y分級分為早期和中期，PD早期組及PD晚期組患者和對照組的PSE值的比較采用方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD檢驗。PD患者組的PSE值與年齡、教育年限、背景測試成績、病程、H-Y分級及帕金森綜合評定量表運(yùn)動功能部分（UPDRSiii）的相關(guān)關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析（其中與VFT和倒序數(shù)字廣度的關(guān)系采用Spearman相關(guān)分析）。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 背景資料PD組和健康對照組在性別、年齡、教育年限、MMSE評分、HAMD評分方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但PD患者組和對照組的正序數(shù)字廣度（t=2.15，P=0.036）、倒序數(shù)字廣度評分（Z=3.43，P=0.001）和 VFT評分（Z=2.16，P= 0.031）差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（表1）。

2.2 生物運(yùn)動的時距辨別結(jié)果對照組的PSE值為（-0.15±0.18），與檢驗值“0”比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=4.56，P＜ 0.001）。PD患者組的PSE值為（0.04±0.21），與對照組的PSE值相比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=3.72，P＜0.001）。PD早期組、PD中期組和正常對照組的PSE值差異有統(tǒng)計學(xué)差異（F= 6.95，P＜0.01）。進(jìn)一步兩兩比較，PD早期組（H-Y 1-2級）的PSE（0.02±0.26）和PD中期組（H-Y 2.5-3級）的PSE（0.06±0.12）相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.61）。PD早期組（P＜0.01）和PD中期組（P＜0.01）的PSE與對照組相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 PD患者組和正常對照組一般資料（n=30）

2.3 PD患者生物運(yùn)動的時距辨別的相關(guān)分析本研究顯示，PD患者的PSE值與患者的年齡、教育年限、MMSE、HAMD、VFT評分、數(shù)字廣度、病程、Hoehn-Yabr分級及UPDRSiii均無統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性（P＞0.05）。

3 結(jié)論

生物運(yùn)動是指生物體（人類和動物）在空間上的整體性移動行為，如步行、奔跑等[10]。上個世紀(jì)70年代瑞士心理學(xué)家Johansson利用光點(diǎn)動畫技術(shù)通過在人體的一些重要關(guān)節(jié)處(如肩、肘、踝等)貼上信號燈來拍攝記錄人的運(yùn)動過程中這些關(guān)節(jié)的運(yùn)動軌跡,由此得到光點(diǎn)運(yùn)動序列(即一些白色的點(diǎn)在黑色背景上運(yùn)動)[11]。光點(diǎn)運(yùn)動序列包含了整體信息(各個光點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系)和局部信息(各個光點(diǎn)的運(yùn)動軌跡)。每個光點(diǎn)都能提供一部分的身體位置信息,將各個點(diǎn)的位置信息整合起來便產(chǎn)生身體形狀信息。另外,每個點(diǎn)的運(yùn)動能提供局部運(yùn)動信息,如速度和運(yùn)動軌跡等。然而，當(dāng)把包含有生物運(yùn)動信息的雜亂光點(diǎn)運(yùn)動序列倒置后，被試感知到的生物運(yùn)動信息嚴(yán)重受損[12],稱為局部“倒置效應(yīng)”，這種效應(yīng)被認(rèn)為由腳部運(yùn)動的垂直重力加速度所攜帶。

我們的研究發(fā)現(xiàn)，PD患者存在雜亂生物運(yùn)動感知障礙，表現(xiàn)為生物運(yùn)動的時距延長效應(yīng)消失。PD是一組與基底節(jié)病變密切相關(guān)的運(yùn)動障礙性疾病。關(guān)于基底節(jié)功能的研究表示，皮質(zhì)區(qū)域投射至不同的紋狀體區(qū)域，其中3個環(huán)路比較重要。分別是運(yùn)動環(huán)路、聯(lián)合環(huán)路以及邊緣環(huán)路，涉及了額葉、背外側(cè)殼核、尾狀核、背外側(cè)前額葉、前額葉眶面、額葉扣帶皮層等等[13],表明了基底節(jié)與前額葉之間有著錯綜復(fù)雜的聯(lián)系。關(guān)于社會認(rèn)知的腦機(jī)制的研究中顯示，與非生物運(yùn)動刺激相比，當(dāng)呈現(xiàn)給被試生物運(yùn)動刺激時，在被試的顳上溝以及傳說中的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，包括額下回、中央前回、額中回及額下回誘發(fā)了更強(qiáng)的響應(yīng)[14]。功能磁共振研究也顯示了，生物運(yùn)動誘發(fā)了下顳皮質(zhì)、顳葉側(cè)部及額下回活性增加[15]。綜上，生物運(yùn)動和PD的研究中均發(fā)現(xiàn)與前額葉存在有著密不可分的聯(lián)系。因此我們認(rèn)為，PD患者的雜亂生物運(yùn)動感知能力障礙可能與前額葉皮質(zhì)功能異常有關(guān)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，PD患者的雜亂生物運(yùn)動感知能力在病程的早期即出現(xiàn)損傷，且與H-Y分級無關(guān)。這與之前關(guān)于完整生物運(yùn)動感知能力的研究[6]結(jié)果不同。關(guān)于前額葉多巴胺信號與PD患者的認(rèn)知癥狀的綜述中表明，PD患者存在受損的前額葉多巴胺信號，前額葉接受中腦黑質(zhì)的腹側(cè)被蓋部和內(nèi)側(cè)的多巴胺，而在PD患者中這些核團(tuán)發(fā)生變性[16]。關(guān)于PD的認(rèn)知損害和癡呆的一項綜述指出PD患者的認(rèn)知功能障礙至少存在兩個遞質(zhì)系統(tǒng)的變性，額葉-紋狀體中的多巴胺遞質(zhì)缺失和基底前腦投射到后部皮層的膽堿能神經(jīng)纖維的變性[17]。其中，前者發(fā)生較早，后者發(fā)生較晚，但進(jìn)展迅速，且被認(rèn)為與PD患者癡呆的發(fā)生密切相關(guān)。我們的研究提示PD患者在疾病的早期即出現(xiàn)雜亂生物運(yùn)動感知障礙，由此，我們認(rèn)為雜亂生物運(yùn)動感知能力主要與額葉-紋狀體中的多巴胺遞質(zhì)缺失有關(guān)，進(jìn)而在PD早期表現(xiàn)出損傷。

在神經(jīng)心理學(xué)背景測試中，我們發(fā)現(xiàn)，PD患者的VFT和數(shù)字廣度均較健康對照者明顯損傷，而VFT和數(shù)字廣度試驗屬于執(zhí)行功能范疇，均是前額葉負(fù)責(zé)加工的，提示PD患者存在額葉功能異常。而相關(guān)研究[14-15]顯示生物運(yùn)動感知能力與額葉之間存在著緊密的聯(lián)系。因此，背景測試的結(jié)果更進(jìn)一步支持了我們的推測，多巴胺水平異常造成黑質(zhì)，紋狀體，前額葉多巴胺能神經(jīng)通路損傷，進(jìn)而導(dǎo)致了PD患者的雜亂生物運(yùn)動感知受損。

我們的試驗設(shè)計采用了雜亂生物運(yùn)動的時距辨別任務(wù)測試被試的生物運(yùn)動感知能力，被試只需針對毫秒級的刺激呈現(xiàn)時間進(jìn)行簡單辨別。對于時間感知存在“自動”計時系統(tǒng)和“認(rèn)知控制”計時系統(tǒng)。前者主要針對不需要注意參與的1秒以下的時距，而后者針對需要額葉參與調(diào)控的1秒以上的時距[18]。對腦損傷患者（前額葉損傷及新小腦皮質(zhì)損傷）的研究亦發(fā)現(xiàn)，前額葉損傷患者的時間感知功能障礙主要表現(xiàn)在長時距估計中[19]。最近的一項對PD患者時間知覺的研究也認(rèn)為PD患者在2秒以下的時距感知保持正常[20]。我們的試驗任務(wù)簡單,主要針對短時距進(jìn)行辨別。因此，我們認(rèn)為本研究中時距感知對PD患者的實(shí)驗結(jié)果沒有影響。

綜上所述，生物運(yùn)動感知能力是人類社會認(rèn)知的一部分，對于適應(yīng)環(huán)境相當(dāng)重要。早期PD患者即存在雜亂生物運(yùn)動感知能力障礙，而這種功能障礙與前額葉多巴胺神經(jīng)環(huán)路有關(guān)。在臨床工作中，針對PD患者，應(yīng)勸阻其正規(guī)服藥，定期隨訪，以最大限度的延緩病情進(jìn)展。本研究尚有不足之處，試驗病例數(shù)偏少，且選取的PD患者均為早中期未服藥者，對于晚期PD患者的生物運(yùn)動感知能力我們無從得知，也無法探知藥物對PD患者生物運(yùn)動感知能力的影響。以后的研究可以加大病例數(shù)，并納入晚期PD患者，或者正規(guī)服藥組與未服藥組進(jìn)行對比，抑或聯(lián)合功能磁共振的方法，以進(jìn)一步驗證前額葉多巴胺神經(jīng)環(huán)路與生物運(yùn)動感知能力之間的關(guān)系。

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Scrambled biological motion perception in patients with early-middle Parkinson disease.

LIU Tingting,CAORuihua,HU Panpan,TIAN Yanghua,CHEN Xianwen,WANG Kai.Department of Neurology，F(xiàn)irst Affiliated Hospital,An?hui Medical University，Hefei 230022，China.Tel:0551-62922263.

ObjectiveTo explore scrambled biological motion perception in Parkinson’s disease(PD).Meth?odsThirty individuals with idiopathic PD and matched health controls(HCs)underwent discrimination task．The severi?ty of disease was assessed based on the Hohen and Yahr scale.ResultsCompared with“PSE=0”,there was a significant negative PSE(the point of subjective equality)(-0.15±0.18)for HCs(t=4.56,P＜0.001),suggesting a temporal dilation effect of the upright scrambled biological motion sequences in HCs.There was a significant difference in the PSE be?tween PD patients（t=3.72,P＜0.001)and HCs.Patients in the PD group were then divided into two subgroups accord?ing to their status of disease.There were significant differences in PSE between early-stage PD patients(stage 1-2) (0.02±0.26)and HCs(P＜0.01),and between mid-stage PD patients(stage 2.5-3)(0.06±0.12)and HCs(P＜0.01).There was no significant difference in PSE between early-stage and mid-stage PD patients(P=0.61).ConclusionThe present study suggests that there is a scrambled biological motion perception impairment in PD at the very early stage,which might be attributed to the dysfunction of the prefrontal lobe．

Parkinson disease Cognition Biological motion The prefrontal lobe

R742.5

A

2014-08-25）

（責(zé)任編輯:李立）

10.3936/j.issn.1002-0152.2015.05.001

☆ 國家自然科學(xué)基金青年基金項目(編號：31300925)，國家自然科學(xué)基金重大研究計劃項目（編號：91232717），國家自然科學(xué)基金面上項目（編號：81171273）,安徽醫(yī)科大學(xué)2012年度校科學(xué)研究基金項目（編號:2012KJ17）

* 安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(合肥 230022)

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