视觉搜索P300的溯源分析及TMS验证研究

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事件相关电位(Event-Related Potential,ERP)中的P300既能反映资源分配和评估的心理过程,也能反映决策和记忆的更新过程。研究表明P300的来源包括额叶、顶叶、颞叶、扣带回、海马等脑区。视觉目标搜索会引起较明显的P300成分,同时研究也发现老龄化、精神分裂症、抑郁症以及其他神经精神疾病会导致P300成分的显著异常。因此P300的溯源分析对了解这些疾病的发生机理具有重要作用。本论文采用视觉搜索范式,包含pop-out与search任务,其中pop-out任务中目标刺激与干扰刺激颜色不同,search任务中目标刺激与干扰刺激仅朝向不同。具体研究内容包括:1、使用功能磁共振成像技术(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)与ERP融合法确定产生P300可能的源区域。2、由于P300具有特性时间窗,因而采用经颅磁刺激技术(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)在刺激出现后的不同时间点(0、100、200、300 ms)进行干预,干预脑区为P300源定位脑区,从时间特性上进一步验证P300的源区。ERP-fMRI结果:ERP结果显示P300主要集中在中顶叶区域,pop-out条件下的激活明显大于search条件,ERP差异溯源分析主要激活包括额叶、顶叶、颞叶、枕叶、内侧面沟回;fMRI结果显示pop-out-search下激活脑区包括顶叶、额叶、颞叶、和一些边缘区域;EEG和fMRI融合结果表明左/右侧眶内额上回、额中回、左/右侧颞中回、左侧颞上回、右侧角回、左侧中央沟盖、右侧中央后回、左侧角回以及海马为产生P300的源区域。因TMS研究中选取右侧背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)、右侧顶上小叶(superior parietal lobule,SPL)为感兴趣脑区。TMS结果:当刺激模式为三脉冲时,TMS刺激SPL位点干扰了在300 ms时间窗搜索任务的表现,降低了受试者的准确性;当刺激模式为单脉冲,对CZ有抑制作用,TMS刺激CZ位点干扰了在开始时间窗搜索任务的表现,降低了受试者的准确性。当在100 ms,300 ms的时间窗时TMS刺激DLPFC观察到在pop-out条件反应时间(RTs)显著增加。在搜索条件下,在时间窗为100 ms时TMS刺激DLPFC,RTs更长。以上结果表明,在不同的时间窗下,对DLPFC和SPL脑区进行TMS刺激是有影响的。结论:ERP-fMRI技术提示P300源主要包括左/右侧眶内额上回、额中回、左/右侧颞中回、左侧颞上回、右侧角回、左侧中央沟盖、右侧中央后回、左侧角回、内侧和旁扣带回以及海马区域。TMS技术进一步支持右侧SPL在P300时间窗的特异性表现。
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