視覺(jué)工作記憶(Visual Working Memory, VWM)是高級(jí)認(rèn)知過(guò)程的關(guān)鍵組成部分,隨著年齡增長(zhǎng)而衰退,并與從遺忘型輕度認(rèn)知障礙(amnestic Mild Cognitive Impairment, aMCI)向阿爾茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)的進(jìn)展相關(guān)。在aMCI中,認(rèn)知障礙,特別是VWM的損害尤為顯著,可能預(yù)示疾病的進(jìn)展。為了探究導(dǎo)致aMCI中VWM損害的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制,上海市浦東醫(yī)院李云霞教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一項(xiàng)認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制研究,以背外側(cè)前額葉皮層(Dorsolateral Prefrontal Cortex, DLPFC)為重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS)的刺激靶點(diǎn),探討其對(duì)aMCI患者VWM的影響。DLPFC在VWM處理的自上而下控制中的作用是理解rTMS對(duì)aMCI相關(guān)VWM損害中信息處理階段影響的核心。一、方法:1、被試:25名診斷為aMCI的患者(13名男性和12名女性,平均年齡70.67±7.70歲)和15名健康老年對(duì)照者(7名男性和8名女性,平均年齡68.36±8.60歲)。2、rTMS刺激方案:刺激靶點(diǎn)為左側(cè)DLPFC,刺激強(qiáng)度100%RMT,刺激頻率10Hz,持續(xù)時(shí)間10s,間歇時(shí)間20s,總共3000脈沖(經(jīng)顱磁刺激儀,M-100 Ultimate,深圳英智科技有限公司)。該研究對(duì)25名aMCI患者和15名健康老年對(duì)照者進(jìn)行了每天一次、為期一周的rTMS干預(yù),以研究其對(duì)VWM和認(rèn)知功能的影響。任務(wù)包括VWM任務(wù)、數(shù)字符號(hào)轉(zhuǎn)換任務(wù)和Stroop任務(wù),以評(píng)估注意力和執(zhí)行功能。腦電圖分析包括事件相關(guān)電位(event-related potential, ERP)、事件相關(guān)頻譜擾動(dòng)(event-related spectral perturbation, ERSP)和功能連接性(通過(guò)加權(quán)相位滯后指數(shù)(weighted period lag index, wPLI)分析)。研究的第一部分探討了aMCI中VWM損傷的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制,并利用腦電圖對(duì)處理階段進(jìn)行了區(qū)分。第二部分探討了rTMS對(duì)不同VWM階段腦電圖處理的影響,揭示了改善aMCI中視覺(jué)工作記憶的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。二、結(jié)果:1、aMCI患者的視覺(jué)工作記憶明顯受損。與健康老年對(duì)照組相比,aMCI患者在VWM任務(wù)中的準(zhǔn)確率和記憶容量顯著較低;經(jīng)rTMS干預(yù)7天后,aMCI患者表現(xiàn)出顯著改善,VWM任務(wù)的準(zhǔn)確率提高,記憶容量增加,反應(yīng)時(shí)間縮短。

2、aMCI患者在視覺(jué)工作記憶編碼階段的N2pc振幅顯著降低。N2pc是與視覺(jué)空間注意分配相關(guān)的唯一的ERP指標(biāo);我們對(duì)視覺(jué)工作記憶加工過(guò)程中的不同階段進(jìn)行了ERP分析,發(fā)現(xiàn)aMCI患者在編碼階段的N2pc振幅顯著低于健康對(duì)照組;經(jīng)過(guò)7天的rTMS干預(yù)后,aMCI患者的N2pc振幅顯著增加。

3、aMCI患者在視覺(jué)工作記憶任務(wù)中α頻段事件相關(guān)去同步化增強(qiáng)。在rTMS干預(yù)前,aMCI患者在VWM編碼階段的頂枕區(qū)α波振蕩顯著低于健康對(duì)照組;在連續(xù)7天的rTMS干預(yù)后,aMCI患者在VWM編碼階段的頂枕區(qū)α波振蕩顯著增強(qiáng)。

4、aMCI患者在視覺(jué)工作記憶編碼階段,額-頂葉及枕葉之間的連接同步性降低。在rTMS干預(yù)前,aMCI患者在VWM編碼階段θ頻段的額-頂葉連接顯著低于健康對(duì)照組;在連續(xù)7天的rTMS干預(yù)后,aMCI患者在VWM編碼階段的θ頻段額-頂葉連接和額-枕葉連接均顯著改善。

5、相關(guān)性分析視覺(jué)工作記憶容量的下降與編碼階段θ頻段額-頂葉連接性的下降顯著相關(guān)(r = 0.472,p = 0.002)。頂枕區(qū)的α波振蕩與注意力能力顯著相關(guān)(r = ?0.432,p = 0.005)。我們比較了rTMS干預(yù)前后行為學(xué)和電生理指標(biāo)的變化,發(fā)現(xiàn)視覺(jué)工作記憶容量的改善幅度與編碼階段額-頂葉交界處θ頻段改善幅度密切相關(guān)(r = 0.329,p = 0.038)。此外,頂枕區(qū)α波振蕩的改善也與注意力表現(xiàn)的提升顯著相關(guān)(r = 0.325,p = 0.041)。三、結(jié)論:1、aMCI患者的VWM功能顯著退化,尤其是在編碼階段。這種退化表現(xiàn)為記憶表現(xiàn)的準(zhǔn)確性和容量降低,伴隨著N2pc振幅、α波振蕩以及前頂葉和前枕葉腦區(qū)的θ波段連接性的顯著減少。2、rTMS被證明是一種有前景的干預(yù)措施,可改善VWM、注意力和執(zhí)行功能。它通過(guò)在編碼期間增加N2pc振幅來(lái)支持注意力,通過(guò)增強(qiáng)α波振蕩更好地抑制無(wú)關(guān)信息,并通過(guò)增加前頂葉和枕葉功能連接的同步性,從而最終改善視覺(jué)工作記憶。