吸氧对P300潜伏期和振幅的影响

于秋红，陈昭燃，刘亚玲，薛连璧

氧疗在神经科疾病中的临床应用越来越广泛，如脑外伤[1]、脑卒中[1-2]、急性一氧化碳中毒和迟发脑病[3]等。P300广泛应用于各种临床神经科疾病认知损害检查[4-5]。Lim等的研究认为，氧疗对提高处理信息的速度、维持警醒度或注意有帮助，所以认为吸氧可以影响P300[6]。

但是，临床上观察吸氧对健康人P300影响的研究却不多，尤其是本教研室的分析方法[7-9]引入“感兴趣区域(ROI)”概念。虽然已对健康成人做过许多研究，但国人尚未应用于临床氧疗时的监测分析，尚不能提供患者氧疗观察的正常对照。本研究选择健康人为研究对象，观察吸氧的不同阶段对听觉诱发电位P300的影响。

1 资料与方法

1.1 受试对象

2009年4月～2010年11月本研究招募27名健康在校大学生或研究生，均为男性，年龄(25.10±3.45)岁，均为右利手，听力正常。

受试者排除精神疾患家族史、脑部疾患史、焦虑或抑郁史、药物滥用史等。

在正式实验之前，进行状态焦虑量表、特质焦虑量表、自我效能量表、简易应对量表和恐惧量表的测试，结果均在正常范围内。

将受试者按随机数字表分为对照组(n=12)和实验组(n=15)。受试者对分组情况不知情。

本实验经过首都医科大学伦理委员会批准，符合赫尔辛基宣言精神。所有受试者均事先签署知情同意书。

1.2 实验方法

1.2.1 脑电信号采集 本研究在北京天坛医院高压氧科医用空气加压氧舱内进行，按照国际心理生理学会提出的事件相关电位记录原则和标准的要求，用荷兰A.N.T.公司设备采集和记录脑电信号。与以前的研究[7-9]一样，受试者戴22导电极帽，电极安放按国际标准10-20系统，取双侧乳突电极的平均值为参考电极值。

信号经放大器放大，滤波0.05～100 Hz，采样频率为256 Hz。Oddball刺激序列亦为A.N.T.公司编制。每对刺激里包括两个性质不一样的声音：第一种称为非靶刺激(non-target stimulus,NT)1000 Hz，出现频率为80%；第二种声音称为靶刺激(target stimulus,T)2000 Hz，出现频率为20%。每个刺激为持续时间60 ms的矩形波，包括10 ms的起落时间。靶刺激与非靶刺激之间间隔950～1050 ms，随机变化。刺激序列共包含200个刺激。受试者先熟悉刺激序列，听到靶刺激时报数。受试者应用吸氧面罩。对照组呼吸空气，实验组呼吸医用纯氧60 min。

1.2.2 检测时间点 受试者在以下4个时间点接受听觉刺激：吸氧前、吸氧20 min、吸氧50 min和吸氧后30 min。

1.2.3 脑电分析 EEG的离线分析由对实验分组不了解的技术人员利用ASA 4.7.0.4(A.N.T公司)软件完成。选取刺激前100 ms至刺激发生时(-100～0 ms)的脑电信号作为基线，用于校正刺激后脑电信号，选取刺激发生时至刺激后600 ms时间段(0～600 ms)作为分析窗。具体分析方法与首都医科大学神经生物系高级脑功能中心的研究[7-9]一致。

1.2.4 测量指标 包括靶刺激潜伏期和靶刺激电压(即振幅)。

1.3 统计学分析

所有数据均应用SigmaStat 3.5软件(SYSTAT Software Inc.Iowa City)分析。数据以的形式表示，组内比较采用重复测量的方差分析，两组间采用独立样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 基本波形

本研究显示靶刺激振幅大于非靶刺激振幅，在4个时间点，靶刺激都引发多个波峰，分别在刺激后95 ms、330 ms、400 ms左右，波峰330 ms为传统P300。

2.2 靶刺激P300潜伏期

吸氧前，两组受试潜伏期无显著性差异(P=0.60)。对照组在吸氧后，潜伏期皆明显延长(P<0.01)，而实验组吸氧后，潜伏期缩短，吸氧时间越长，潜伏期越短，吸氧50 min和吸氧后30 min与吸氧前相比，潜伏期有显著性差异(P<0.05)。两组比较，在吸氧20 min、吸氧50 min和吸氧后30 min，实验组比对照组的P300潜伏期明显缩短(P<0.01)。见表1。

2.3 靶刺激P300电压(振幅)

对照组的振幅相对稳定(P>0.05)。实验组吸氧后，P300振幅逐渐下降，且随吸氧时间延长，振幅下降更明显，持续到吸氧后30 min。吸氧后30 min与吸氧前相比，有显著性差异(P<0.05)。见表2。

表1 靶刺激P300的潜伏期(ms)

表2 靶刺激P300的电压(µV)

3 讨论

大量研究着重于氧疗对大脑结构的影响，而氧疗对脑功能影响的研究除了一些功能量表评分[10]和代谢指标外，鲜有实时监测氧疗时脑功能变化。

Litscher监测氧疗时脑电图和诱发电位的变化，报道正常压力呼吸氧气时，脑电活动没有明显改变，高压下吸氧时α活动增加，而δ频率轻度降低[11]。但是该研究中只吸氧10 min，可能不足以兴奋大脑皮层，引起足够的生物电变化。因此，本研究设计了不同时段吸氧对听觉诱发电位P300的影响。

神经电生理方法可以直接反映中枢神经系统功能。本研究选择P50和P300。有关P50的研究前期已报道[7]。Polich等经过系统分析，认为规范的P300检查可以得出与常规的生化指标相似的结果，为临床提供等量有关痴呆的信息[12]。加之P300的客观性和经济性，所以广泛应用于各种神经科疾病的认知损害检查[3-4,13-15]，甚至应用于昏迷患者[16-17]。

以往有关P300的研究[13,18]多分别分析Fz、Cz和Pz电极点信号。本教研室则引入ROI概念，将ROI内所有电极点的信号统一计算[6-8]。临床尚无此类研究方法报道，亦不能提供可供对照的基础。本研究采用该法，选择健康受试者作为研究对象，只为下一步研究提供正常对照参考。

P300经常作为衡量注意力和瞬时记忆相关神经元活动的时间维度指标。P300的潜伏期长短代表对不同刺激的辨别分类速度。P300潜伏期短，代表信息处理速度快[19]。本研究显示，随着实验进展，对照组受试者的靶刺激P300潜伏期延长，提示短期内重复刺激不仅没有使脑对靶刺激辨认加快，反而需要更长时间进行分辨，可能是参与注意和瞬时记忆的脑细胞处于持续激活状态而产生疲劳，所以分辨速度变慢。实验组靶刺激潜伏期缩短，考虑吸氧有助于维持警醒度和注意，提高瞬时记忆能力，所以脑对靶刺激辨别速度加快。而且，吸氧后30 min此效应仍存在。是否持续时间更长，还需要进一步研究。

P300在感知信息的后续阶段有着重要意义，与注意、记忆和认知加工的强度有关。有学者认为P300的产生是大脑记忆更新的一种表现，P300的波幅与对刺激的注意程度有关，P300波幅高低代表耗用的心理资源多少[20]。本研究发现，无论是对照组，还是实验组，各时间点靶刺激都引出明显P300成分，非靶刺激则没有。用“记忆更新”来解释P300的波幅就是：靶刺激之所以能够产生波幅比较大的P300，是因为前一个靶刺激产生的瞬时记忆已经消退，再次出现靶刺激时，大脑皮层就出现比较大的电位。本研究沿用以前学者[18]的观点，仅统计靶刺激P300。结果显示，随着实验进展，两组受试者的靶刺激振幅皆减小，说明多次重复刺激后，脑细胞对靶刺激存留记忆，所以耗用脑资源减少。只有实验组振幅减小有统计学意义，提示吸氧有助于记忆，更快地接受靶刺激，使之逐渐转换为非靶刺激，这与潜伏期的结果是一致的。

除了本研究观察常压下吸氧对P300的影响，Hayashi等观察到低压低氧环境下，P300潜伏期延长，振幅无明显变化，在此环境中吸氧后，潜伏期恢复正常[21]。提示在低压低氧环境中，也可以通过吸氧提升认知处理过程。与本研究一样，皆提示P300对氧气的敏感性。Schellart等发现，经手术及放射治疗长期存活的脑肿瘤患者经高压氧治疗后脑功能改善，P300潜伏期缩短，振幅增加[22]。所以，有理由相信脑损伤患者在氧疗后P300会有所改善，这些为下一步研究临床患者氧疗效果提供了参考。

综上所述，本研究显示两组受试的靶刺激均引出明确的P300。吸氧使P300潜伏期缩短，振幅减小，而且随吸氧时间延长，这种趋势更明显。当然，本研究结果仅限于健康人。但是为进一步研究临床患者提供了正常对照参考和合理假设，为指导临床更合理用氧提供了一些理论基础。如果进入临床应用阶段，还需进一步研究。

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