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1、通过对背外侧前额叶皮层进行反复经颅磁刺激引发γ震荡活动增强?318?中国药物依赖性杂志(ChinJDrul~Depend)2010.19(4):318[动态]通过对背外侧前额叶皮层进行反复经颅磁刺激引发震荡活动增强1研究背景人们对高级认知任务下震荡的活性非常感兴趣.震荡的产生与调节是由于抑制了以GABA作为神经递质的中间神经网络.最近的研究显示,震荡是参与工作记忆的主要神经生理学机制,频率范围内的神经元震荡与认知相关.在较高的认知需求下,工作记忆可以使震荡增强,特别是在背外侧前额叶皮层(DLPFC).工作记忆是在短时间内对信息进行加工和储存,由于在每天的认知工作中发挥着重要作用,
2、工作记忆被认为是前额叶执行功能的基础.此外,通过功能性磁共振成像实验证明,背外侧前额叶皮层一直参与调节工作记忆过程.有许多认知模型用来反映工作记忆.例如N—back任务.它要求被试者将刚出现的刺激与前面第N个刺激相比,看它们是否相同.这样就可以通过增加认知负荷来评价^y震荡活性.此外,有很多证据表明,认知负荷增加伴随震荡活性的增加.DLPFC的抑制性中间神经元有助于锥体细胞的发生及同步化,这对工作记忆是必须的.反复经颅磁刺激是一种无创的刺激皮层的方法.通过对皮层给予反复的磁刺激从而使皮层功能和行为发生可塑性样改变.它可以改变认知和GABA的抑制机制,特别是高频刺激(10—20Hz
3、).例如,高频的反复经颅磁刺激可以增强健康受试者语言功能,同时也可以增强严重抑郁症患者记忆的不同方面的表现.因此,高频率(20Hz)的反复经颅磁刺激可能是通过增强震荡活性来提高工作记忆的表现.本实验的目的是评价给予健康受试者左,右DLPFC反复经颅磁刺激(20Hz)对震荡活性的影响.震荡是由N—back任务引出的.我们假设主动地反复经颅磁刺激随着工作记忆负荷的增加可以增强震荡,而对其他频率范围的震荡(8,0,ot和B)没有影响.2材料和方法本研究共筛选了22名健康志愿者,11男,11女,均为右利手,平均年龄34.2a.排除患有精神疾病和其他疾病及药物和酒精滥用史.实验进行前将受试
4、者随机分为两组,一组接受主动地反复经颅磁刺激,一组接受假的磁刺激.实验分别在2d进行.d1,受试者进行N—back任务同时记录EEG.一周之后,先给予DLPFC反复经颅磁刺激,20min后进行N—back任务.受试者进行N—back任务同时记录给予DLPFC反复经颅磁刺激前后的EEG.N—back任务通过电脑将刺激呈现给受试者,一次一个.如果出现的刺激与前"N"个刺激相同,受试者需要按目标按钮,如果不同,受试者需要按非目标按钮.这样研究者可以通过设置不同的N值(0,1,2,3)来增加认知负荷从而影响震荡的活性.在1,2,3三种不同的条件下目标字母出现的频率分别是23.1%,15.
5、8%,14.8%.整个N—back任务完成需要1h15m_in.各种条件随机出现.反复的经颅磁刺激使用的是直径70脚1的MedtronicMagPro刺激器.频率2oI-Iz.每个半球反复经颅磁刺激的时间是25min和12.5min.DLPFC的定位由MINIBIRD系统的定位引导技术和有几个定位标志的MRI扫描Tl加权像确定的.激发的震荡与刺激有固定的相位关系和固定的潜伏期.所以激发的震荡可以通过刺激的反应来检测.EEG的数据是由一个64导电极帽及Synamps2DC偶联的EEG系统记录的.数据是在1000Hz下记录,0.3—200Hz为滤过频率.电阻小于5OHz.EEG的后处
6、理过程即测量平均的激发震荡使用1—100Hz零相位偏移滤波.测量从一1000到+3095ms时间段并对预刺激进行基线校正.我们选择刺激后3000ms的完全延迟期进行检测激发的震荡.3结果通过MMRM分析显示工作记忆负荷对平均激发震荡的效应.与0一back,1一back和3一back任务下产生的震荡相比,2一back条件下受试者产生最大的^r震荡.与未接受反复经颅磁刺激相比,接受磁刺激后,随着较大震荡的出现,时间对震荡的影响也有显着性.与对照组相比,接受反复经颅磁刺激的受试者,刺激对震荡的影响也有显着性.通过对震荡的分析显示出明显的相互效应.特别是时间与反复经颅磁刺激之间的相互作用
7、.同时在时间与工作记忆,记忆负荷与反复经颅磁刺激之间也存在显着的相互效应.虽然实验组与对照组给予磁刺激前N—back任务下引发的震荡没有差异,但是在2一back和3一back条件下,与对照组相比给予磁刺激后震荡有显着性增强.这些实验结果提示,主动地反复经颅磁刺激引起的震荡增强,在最大的工作记忆负荷下,这种增强达到最大效应.对地形图点的分析可以得出:给予刺激后,与其他脑区相比,额叶脑区的^y震荡变化最大.使用单因素方差分析比较额叶的5个电极(FPZ,FP1,FP2,AF3,AF4)
