摘要:目的 观察轻、中度缺氧对脑事件相关电位(ERP)的影响,比较不同刺激模式诱发的ERP对缺氧的敏感性。方法 12名受试者在地面、2500m和4300m模拟高度(吸入低氧混合气)分别进行视觉Oddball、Sternberg记忆量(MSET)为1和MSET为3的任务测试，记录ERP的P₃潜伏期、波幅和反应时(RT)及反应错误率(ER)。结果 4300m高度缺氧时P₃潜伏期显著延长,任务难度较大时(Sternberg模式 MSET=3)ER增高; 2500m高度缺氧时各指标无明显改变; 以Sternberg模式MSET=1诱发的ERP波形清晰,缺氧时P₃潜伏期延长显著。结论 4300m高度缺氧对ERP有明显影响，P₃潜伏期是评定缺氧时脑认知能力降低的敏感指标。Sternberg模式MSET=1诱发的ERP对缺氧敏感，是一种较为理想的刺激模式。

中图分类号：R857.123文献标识码：A文章编号：1002-0837(1999)01-0023-05

Effects of Mild and Moderate Hypoxia on Event-related Potentials and the Comparison of Different Stimulus Paradigms

CHENG Hong-wei

(Department of Aerospace Physiology,Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China)

MA Rui-shan,NI He-ying,WANG Xing-bang.

Abstract:Objective To investigate the effects of mild and moderate hypoxia on event-related potentials (ERP)，and to compare the sensitivity of different stimulus paradigms to hypoxia．Methods Twelve subjects performed visual Oddball and memory set size (MSET) 1 and MSET 3 of Sternberg tasks on the ground and at the simulated altitudes of 2500m and 4300m by breathing low oxygen mixtures．P₃ latency and amplitude of ERP，reaction time (RT) and response error rate (ER) were recorded．Results During hypoxia at the altitude of 4300m，P₃ latency significantly delayed，and ER was high when the difficulty of task increased (Sternberg paradigm with MSET 3)．In contrast，at the altitude of 2500m no changes were observed．Sternberg paradigm with MSET 1，in comparison with others，could elicit clearer ERP waves，and P₃ latency was slower during hypoxia．Conclusion Hypoxia at the altitude of 4300m has strong influence on ERP.P₃ latency can be used as a sensitive index in evaluating the decrement of brain cognitive capacity during hypoxia．ERP elicited by Sternberg paradigm with MSET 1 was more sensitive to hypoxia.

Key words:hypoxia;arterial oxyhemoglobin saturation(SaO₂);event related potentials(ERP);P₃(P300);reaction time(RT);stimulus paradigm

对急性缺氧时脑认知能力的评定，以往多采用工效学的方法^［1～3］，而脑事件相关电位(ERP)方法则是一种新的尝试^［4～7］。急性高空缺氧会引起工效的明显降低，然而在工效的测量中，会受到外部高度因素如寒冷和脱水等影响，不能反映由于缺氧引起的“纯"的认知能力的改变^［7］。近年来，随着对ERP的不断深入研究，特别是对其P₃成分反映认知活动意义的明确了解，ERP提供了一种直接测量脑认知能力改变的有效方法。对ERP的研究结果表明^［8］，ERP的P₃(或称P300)波是内源性成分，与认知过程密切相关，能够反映人脑信息的加工过程。P₃潜伏期反映了大脑对刺激的评价时间，它相对独立于对刺激反应的选择与执行;而作为传统的工效学或行为指标的反应时(RT)则是两个过程即刺激的评价时间和反应的选择与执行时间的总和。在一定的缺氧高度暴露，脑的认知能力降低，因此缺氧可能会引起反映认知活动的P₃潜伏期或波幅的改变。P₃可直接测量与评定脑认知能力，与影响工效的外部因素无关，较为稳定; 而RT的影响因素多，变异大。因此对于缺氧时脑认知能力的评定，ERP可能比工效的测量方法更为灵敏和有效。

通常诱发ERP有Oddball和Sternberg两种模式^［8］。前者任务简单，实现起来较为容易,应用也最为广泛; 而后者任务难度大，实现也比较困难，但此模式在反映记忆功能方面更为敏感^［9，10］。在急性缺氧时,记忆功能易受损害^［2,11］,所以用Sternberg模式诱发的ERP可能对缺氧更为敏感。

本试验以吸入低氧混合气模拟2500 m和4300 m高度缺氧,以Oddball模式、Sternberg模式记忆量(memory set size，MSET)为1和MSET为3诱发ERP,并同时记录RT和反应错误率(response error rate，ER)等行为指标。其研究目的有二: (1)观察轻、中度缺氧对ERP的影响，P₃是否改变，能否作为缺氧时脑认知能力评定的指标; (2)比较各种不同刺激模式，观察哪种诱发的ERP对缺氧更为敏感。

方法

受试者12名男性受试者均为本校学员，年龄(18～20)岁。裸眼视力在1.0以上，均为右利手。既往无神经、精神系统疾病史。

缺氧条件以低氧混合气模拟缺氧。本试验分为地面、2500 m和4300 m 3种高度(为便于和国内外参考文献比较^{［1～3，7，12］}，轻中度缺氧选用2500 m和4300 m高度)，试验时通过供氧调节器分别吸入空气和两种缺氧高度的氮氧混合气，以呼出气监测仪1H21A(三荣，日本)监测吸入气氧浓度等，以血氧饱和度计(Ohmeda，美国)用耳探头夹在左耳耳垂处连续测量血氧饱和度(SaO₂)。

刺激模式^［9，10］均以视觉方式呈现。

Oddball模式试验中在计算机显示器上随机呈现字母“T"或“X"，其中“T"出现的概率为20%，作为靶刺激(target stimulus，Ts),“X"出现的概率为80%,作为非靶刺激(non-target stimulus，NTs)。每个刺激呈现的时间是60 ms,刺激之间的间隔是2 s，共呈现150次。当刺激呈现时让受试者作出判断,如果出现的是Ts，则按表示肯定的标有"是"的电键;如果出现的是NTs，则按表示否定的标有"否"的电键。从刺激出现到按键反应的时间为RT。

Sternberg模式，MEST=1首先随机呈现一个数字(1～9)让受试者识记(即MSET=1)，然后随机出现一个探测数字(也是一个数字)让受试者作出判断，如果探测数字和刚刚识记过的数字相同(称为Ts)，就按“是"的电键; 如果探测数字和刚刚识记过的数字不同(称为NTs),就按“否"的电键。然后重复“识记-判断”这一过程，从探测数字出现到按键反应的时间为RT。Ts和NTs总共出现60次，各占50%。

Sternberg模式，MSET=3首先随机呈现三个不同的数字让受试者识记(即MSET=3)，然后随机出现一个探测数字让受试者判断，如果探测数字在刚刚识记过的三个数字之中(Ts)，就按“是"的电键; 如果探测数字不在刚刚识记过的三个数字之中(NTs)，就按"否"的电键。其它均与MSET=1时相同。

指标记录和测量采用Ag-AgCl盘状电极置于国际标准10～20系统电极放置法的Pz点记录脑电图(EEG)，同时在右眼睑上方和外眦下方放置两个电极记录眼电图(EOG)。EEG和EOG信号通过RM6000多道仪(光电，日本)生物电盒输入，由AB-621G生物电放大器进行放大(高频滤波30 Hz，时间常数2s)，并和计算机发出的Ts、NTs和反应正确的状态信号一并记录于A69磁带机(Sony，日本)，可进行提取ERP的实时处理，也可脱机后再行处理。将存贮的信号输入带有A/D板的计算机进行采样(EEG采样频率为500 Hz,自动排除眼动和错误回答)，对EEG叠加平均处理，提取出ERP。以刺激出现前150 ms的叠加平均值作为基线，以刺激出现后250～650 ms内最大的正相波为P₃波^［5］，使用游标测算P₃潜伏期(刺激出现至P₃波峰的时间)和波幅(基线至P₃波峰的幅值)。RT和反应错误率(ER)由计算机记录，ER是指反应错误和遗漏的次数占刺激数的百分比。

试验步骤每个受试者均需在三个高度(地面、2500 m和4300 m)完成三种任务(Oddball任务，Sternberg MSET=1,和MSET=3任务)，即共有9种组合。受试者贴好电极后，坐在电屏蔽室内的沙发上，拿好电键，戴好供氧面罩，吸入相应高度气体，待SaO₂大致趋于稳定约10 min后开始预定刺激模式的试验任务^［13］。高度对受试者保密，地面高度也要戴上供氧面罩，只是呼吸空气而已。

统计分析采用随机单位组方差分析、秩和检验和一般统计量的计算等，在本校统计学教研室研制的“SPLM"软件包上进行。

结果

不同高度缺氧对血氧饱和度的影响由图1可见，在吸入低氧混合气10 min以后，SaO₂达到一定水平并基本趋于稳定，此时即开始各种刺激任务，至24 min结束，同时吸入空气，SaO₂约3～5min后恢复至地面水平。吸入相应高度气体10～24 min期间，地面、2500 m和4300 m高度SaO₂的值(±s

猜你喜欢

• 针刺研究在美获肯定——美国NIH召开针刺疗法听证会

  2022-07-30

• 第18届国际生物化学与分子生物学学术会议将于英国伯明翰

  2022-07-30

• 中华医学会产生新一届理事会，吴阶平任名誉会长，张文康

  2022-07-30

• 一九九九年第十一届全国爱牙日主题及口号

  2022-07-30

• ’99世界养生大会信息

  2022-07-30

• 中国红十字会全国会员代表大会闭幕

  2022-07-30