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编号:10246979
P3a电位神经学起源的实验研究
http://www.100md.com 《中华物理医学与康复杂志》 1999年第3期
     作者:何春阳 吴宗耀 周凯 潘志伟 孙燕 郑闵琴

    单位:何春阳 400038 重庆,第三军医大学西南医院康复理疗科;吴宗耀 现在成都军区总医院康复理疗科;周凯、潘志伟、孙燕、郑闵琴 成都军区总医院康复理疗科

    关键词:P3a;诱发电位;额叶;扣带回;兔

    中华物理医学与康复杂志990307 【摘 要】 目的 研究P3a电位神经起源之所在。方法 以家兔为实验对象,记录额叶、扣带前回和扣带后回损毁前后的P3a电位。结果 P3a极性反转者仅见于扣带前回;损毁扣带后回,P3a波幅及潜伏期无改变;损毁额叶,P3a波幅及潜伏期无显著性改变;同时损毁额叶和扣带前回,P3a消失或波幅降低。结论 扣带前回与P3a发生有关。

    【中图号】 R337.5

    Experimental study on the generation of P3a
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    HE Chunyang,WU Zongyao ZHOU Kai,et al.

    Department of Rahabilitation,Southwest Hospital,Third Militarg

    Medical University,Chongqing 400038

    【Abstract】 Objective To study the generation of rabbit P3a.Methods The P300 at frontal cortex and cingulate was recorded with implanted electrodes.Results The polarity of P3a at frontal cingulate was reversal to it at skull.The amplitude and latency of P3a's didn't change after destruction of postetior cingulate singly.The amplitude and latency of P3a's were not influenced after destruction of frontal cortex singly.The amplitude of P3a's was disappeared or decreased after destruction of anterior cingulate and frontal cortex commonly.Conclusion Anterior cingulate contributes to the generation of P3a.
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    【Key words】 P3a Evoked polential Frontal lobe Cingulate Rabbit

    P300电位是事件相关电位中的一个波,是认知电位的一部分,是当前诱发电位研究的热门之一。我们有过一些有关P300电位的动物实验研究,证明家兔颅骨上所记的P300电位的波形及潜伏期与在人类记录的基本相同。家兔可以作为P300电位研究的模型[1]。而且证明P3b的神经学起源可能在海马或其附近,P3a的起源可能在扣带回或嗅沟[2,3]。为了进一步研究P3a神经学起源之所在,进行了本研究。

    1 材 料 与 方 法

    1.1 实验对象

    本实验以家兔为实验对象,雌雄不拘。体质量2~2.5 kg,共用43只。
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    1.2 刺激

    采用oddball方案,用500及1 000 Hz声刺激。

    1.3 记录

    头颅记录置Cz颅骨内,颅内记录为绝缘针电极置于额叶(F3、F4的相应皮层表面)、扣带前回(AP-4,L/R1.0,H1.5)和扣带后回(2.0-9.5,L/R1.0,H1.5)。

    1.4 组织的损毁

    1.4.1 额叶的损毁:以Fz为中心,在Pz和Cz间开一窗,定量吸取脑组织。前后范围在中央沟与FPz间的前2/3,外界为F3与F4纵线,内界为正中线外2 mm。

    1.4.2 扣带前回的损毁:利用扣带前回记录电极以阳极通电1.5 mA、45 s。
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    1.4.3 扣带后回的损毁:自前囟开始,每隔1.5 mm放置一个电极,其深度和左右坐标同记录电极,共置6个电极,各通电1.5 mA 、30 s。

    1.4.4 损毁的核实:额叶损毁肉眼可见,扣带回损毁以普鲁士蓝染色法核实。

    1.5 动物的分组

    1.5.1 第1组用家兔10只。①Cz点与扣带前回同步记录;②损毁扣带前回,Cz点与额叶皮层同步记录。

    1.5.2 第2组用家兔13只。①Cz点与额叶皮层同步记录;②损毁额叶,Cz点与扣带前回同步记录。

    1.5.3 第3组用家兔10只。同时损毁额叶和扣带前回,Cz和扣带后回同步记录。

    2 结 果
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    2.1 本实验在11只家兔的额叶,6只家兔的扣带前回,9只家兔的扣带后回记录到了损毁前的P300电位。与57次颅骨记录比较,潜伏期差异均无显著性,波幅均较大,但极性反转者仅见于扣带前回(表1)。

    表1 不同部位记录到的损毁前P3a的潜伏期和波幅(±s) 部位

    n(次)

    潜伏期(ms)

    n(次)

    波幅(μV)

    极性反转数

    (反转例数/记录例数)

, http://www.100md.com     颅骨

    57

    271.1±29.50

    52

    26.3±7.96

    额叶

    4

    276.8±28.86

    6

    54.3±34.0**

    0/11

    扣带前回

    13
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    269.1±25.31

    13

    38.5±30.2**

    12/16

    扣带后回

    6

    280.8±27.31

    7

    58.3±36.2**

    0/8

    注:与颅骨所记相比 **P<0.01
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    注:A 颅骨 B 扣带前回 C 额叶 D 扣带后回

    图1 损毁前颅骨、扣带前回、额叶、扣带后回记录的ERP

    2.2 损毁扣带后回后P3a的变化

    本实验共损毁9只家兔的扣带后回,结果发现损毁后在颅骨、额叶、扣带前回仍能记录到P3a电位,波形仍为P-N-P形,潜伏期无明显变化。波幅有所下降,前后无显著性变化(表2)。

    2.3 额叶损毁后P3a的变化

    本实验中损毁部位正确,有损毁前后对比的颅骨记录P300者6例。6例中无1例损毁后P3a消失,且P3a潜伏期无显著性变化。波幅虽有下降,前后差异无显著性(P>0.05)(表2)。

    表2 损毁扣带后回及额叶后P3a波幅(μV,±s) 部 位
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    损毁前

    损毁后

    扣带后回

    31.0±19.0

    20.1±14.0

    额叶

    37.0±17.2

    25.0±4.7

    2.4 损毁扣带前回后P3a的变化

    本实验共成功的取得6只家兔的扣带前回损毁前后的P300数据。结果发现,扣带前回损毁后4只家兔的P3波消失,一例波幅从20 μV减为10 μV,普鲁士蓝染色证实损毁正确,但损毁是否不全,无明确记载。
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    2.5 同时损毁额叶和扣带前回后的P3a电位

    本实验同时准确损毁额叶和扣带前回者10例,其中7例无P3波,3例仍有小的P3a波与P3b波,但波幅仅8~10 μV,与损毁前比较差异有显著性(图2)。

    注:A 颅骨 B 扣带后回

    图2 损毁额叶和扣带前回后,在颅骨内和扣带后回记录的ERP

    3 讨 论

    3.1 P3波起源的神经学研究方法

    自Sutton 1965年发现P300电位以来,它的起源受到众多人士的关注和研究,较早使用的方法有深部电压梯度法、损毁法、电流源密度法[4]等,较新使用的有地形图法[5]与模拟计算法[6]、脑磁法[7]、MRI法[8]、以及PET和SPECT[9]法等。本研究采用的电压法,只能用于动物实验而难用于临床,但它比较直接可靠。尤其与组织损毁法结合,直观的成分多,更为可靠。电压分析的原理是根据脑电等效偶极子假设,无论某电位有多少神经学起源,均以一个等效偶极子对待。当源在深部时,由于容积传导的关系,头颅各处均可记录到该电位,不过头颅所记电位的波幅低于中心。当探测电极经过偶极子中心时电位最高,而且将发生极性反转。因此电位法确定源的条件有二:一为电位最高,至少高于头颅所记;二为极性反转。以上条件不是绝对的。极性反转与参考电极的位置有关,极性反转否是确定源的必要和充分条件。电位高低受三维因素的影响。除非记录电极正好在偶极子的正中,否则电位较高的一点与电位较低的一点比较并不一定更靠近源偶极子。损毁法则可靠性较高。组织损毁法也有其缺点。主要是损毁的准确性。本研究用立体定位仪定位记录部位,最后又以普鲁士蓝染色进一步增加部位的准确性。理论上说电解损毁的范围应当是正球形分布,但实际见到的有少数呈不规则的蟹足样分布,可能因为局部组织阻力不均匀之故。从神经活动的序列来看,某一级活动的中心损毁后,该处产生的电位即消失,后继电位亦消失。假如某神经活动有多通道,其结果又当别论。
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    3.2 额叶与P3a电位的关系

    早已知道P3a电位的波幅在Fz较Pz高些,故推测P3a的源应当靠前,偏近额叶。但是,根据P3a电位可以在全头记录到,故P3a的源应当在深部而不在皮层。本研究在额叶记录到的P3a虽然波幅较Cz处记录到的高些,但极性与颅骨记录到的相同,不符合电位起源的基本条件。更重要的是额叶损毁后颅骨记录的P3a并不消失,而且波幅并不显著性下降。因此可以断定P3a的起源不在额叶,额叶对P3a的贡献极小。

    3.3 扣带与P3a的关系

    3.3.1 扣带后回与扣带前回分别研究的必要性

    早期只是根据边缘系统与学习记忆和认知有关,而P300电位属于认知电位,故推测P300电位源于边缘系统。最早研究边缘系统的是研究海马与P300的关系[10],其次是研究丘脑与P300的关系[11]。本系列研究已经证明丘脑与P300无关,海马是P3b的起源[2]。而扣带回也是边缘系统的一部分,故可能与P300有关。
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    最早报道P300与扣带回的关系的是O'connor[12]。Halgren[13]1980年报告曾在扣带回记录到波幅小而极性反转的P300电位,认为是容积传导的结果而非P300源的所在。我们以前的系列研究[2]发现,破坏隔区内侧核后P3a与P3b均逐渐消失,推测P3a与P3b的源均为隔区内侧核胆碱能神经原支配区,而隔核支配的区域之一是扣带回,因此怀疑P3a的起源在扣带回。

    扣带回有前后之分。扣带前回属Brodman分区的24、25与32区,扣带后回属Brodman23与29区,二者的解剖结构不同[14,15]。而且兔鼠海马的A类纤维只投射到扣带后回(29区)而不到扣带前回,它对扣带前回的影响要通过扣带后回与前回的突触联系而实现,说明扣带前回与扣带后回的神经联系不同。Gabriel[16]损毁扣带后回后在扣带前回仍可记录到一个潜伏期为210~260 ms的大电位,说明扣带前回与扣带后回的电生理学也不同,因此本实验对扣带前回和扣带后回分别予以研究。
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    3.3.2 扣带后回与P3a的关系

    本研究中扣带后回记录到的P3a电位虽然波幅较颅骨记录的高些,符合P3a的基本条件。但是极性没有反转,不符合作为P3a源的另一个条件。更重要的是损毁扣带后回后颅骨内P3a和P3b的波幅和潜伏期均无改变,故扣带后回与二者均无关系。

    3.3.3 扣带前回与P3a的关系

    有关P300电位与扣带前回的关系研究较少。本研究发现,扣带前回与扣带后回所记P3a的电位极性相反,按照偶极子理论,P3a的源应当在扣带前回与扣带后回之间。但是损毁前回后多数动物的P3a消失,不消失的5例中有4例的波幅下降,下降者多被证明为损毁过小。这说明P3a的源与扣带前回关系密切。

    4 结 论

    本研究证明P3a的源极可能在扣带前回或者扣带前回附近,额叶与P3a的起源无必然联系。
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    参 考 文 献

    1 吴宗耀,沈菊彬,周永杰,等.P300电位的动物实验研究.中华理疗杂志,1995,18:134-137.

    2 林杭,吴宗耀.海马在家兔P300电位产生中的作用.临床脑电杂志,1996,5:229-230.

    3 林杭,吴宗耀.家兔P300样电位与丘脑腹后外侧核及隔区内侧核关系的研究.中华物理医学杂志,1997,19:102-104.

    4 Tenke CE,Schroeder CE,Arezzo JC,et al.Interpretation of high-resolution current source density profiles:astimulation of sublaminar contributions to the visual evoked potentials.Exp Brain Res,1993,94:183-185.
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    5 Polich J,Alexandel JE,Bauer LO,et al.P300 topography of amplitude/latency correlations.Brain Topography,1997,9:275-277.

    6 Bouchner H,Adams L,Muler A,et al.Somatotopy of human hand somatosensor cortex revealed by dipole source analysis of early somatosensory evoked potentials an 3D-N topography.Electroenceph.Clin Neurophydilo,1995,96:121-126.

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    8 Simpson GV,Foxe JJ,Vaughan JR,et al.Integration of electrophysiologic source analyses,MRI and animal models in the study of visual processing and attention.In:Karmos G,Molnar M,Csepe V,Czigler I:Perspectives of eventrelated potentials research(EEG Suppl 44),1995,76-87.

    9 Ebmieir KP,Steele JD,Mackenzie DM,et al.Congnitive brain and regional cerebral blood flow epuivalents during two-and three-sound auditory“oddball tasks”Electroenceph and Clin Neurophysiol,1995,95:434-439.
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    10 Halgren E.Endogenerous poentials generated in the human hippocampal formation amd amygdala by infrequent events.Science,1980,21:803-805.

    11 Yingling CD,Hosobuched YA.A subcortical correlated of P300 in man.Electroinceph Clin Neurophysiol,1984,59:72-74.

    12 O'connor TA,Starr A.Intracranial potentials correlated with an event-related potential P300 in the cat.Brain Res,1985,339:27-29.

    13 Halgren E.Endogenerous potentials generated in the human hippocampal formation and amygdala by infrequent event.Science,1980,210:803-805.
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    14 熊克仁,周敬修.大鼠扣带皮质各区的传入联系.神经解剖杂志,1986,2:19-21.

    15 任惠民,胡海涛,张可仁.扣带区的传入纤维联系,解剖学报,1985,16:151-153.

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    (收稿 1998-06-16 修稿 1999-04-20), 百拇医药