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研究目的颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)是常见的难治性癫痫综合征,约50%共患抑郁。TLE共患抑郁导致患者认知功能下降,生活质量降低,自杀风险增加。TLE共患抑郁患者常伴有工作记忆(Working memory,WM)障碍,而工作记忆是学习、语言理解和逻辑推理等复杂认知功能的基础。因此,研究TLE共患抑郁的工作记忆障碍机制,具有重要的科学意义和临床应用价值。本论文以TLE共患抑郁组、TLE组和正常对照组受试者在完成工作记忆任务时的行为学和多通道脑电(electroencephalograms,EEGs)信号为研究对象,从行为学角度、神经振荡角度和脑网络角度,探讨TLE共患抑郁工作记忆障碍的机制,为TLE共患抑郁工作记忆障碍的发病机制和诊治提供创新的思路和方法支持。研究方法1.TLE共患抑郁工作记忆障碍的行为学研究(1)研究对象及分组:TLE共患抑郁组、TLE组(根据贝克抑郁自评量表-II和汉密尔顿抑郁量表评分判定)和正常对照组各10例。(2)行为学数据采集及分析:分别记录3组受试者在完成工作记忆任务时的行为学数据,分析并比较3组的正确率和反应时间。2.TLE共患抑郁工作记忆障碍theta振荡的特征模式(1)实验数据:采集3组受试者静息状态和在完成工作记忆任务时的34通道EEGs数据。(2)数据预处理:去除34通道原始EEGs中由于眼动、50 Hz的工频干扰和肌肉收缩等造成的伪迹和基线漂移等噪声。(3)多通道EEGs的时频分析:应用短时傅里叶变换对预处理后EEGs进行时频分析,计算各频段能量占总能量的百分比,选取工作记忆任务关键阶段和特征频段。(4)分析工作记忆关键阶段和特征频段能量的空间分布特征模式,统计比较3组受试者特征通道和特征脑区能量差异。3.TLE共患抑郁工作记忆障碍gamma网络因果连接的特征模式(1)应用定向传递函数方法(Directional transfer function,DTF),计算3组受试者工作记忆延迟期34通道EEGs的DTF连接矩阵,构建EEGs因果网络。(2)计算EEGs因果网络的连接强度,分析因果连接强度的频率分布特征模式,确定工作记忆延迟期的特征频段。(3)分析工作记忆延迟期特征频段因果网络的空间分布特征模式,统计比较3组受试者特征通道和特征脑区的因果连接强度。研究结果1.工作记忆行为学结果TLE共患抑郁组、TLE组和正常对照组完成工作记忆任务的正确率分别为91.28±1.13)%,(92.01±1.31)%,(97.35±0.70)%(P<0.01);3组的反应时间分别为(1092.43±41.38)ms,(930.95±41.23)ms,(699.78±29.64)ms(P<0.001)。相比正常对照组,TLE共患抑郁组正确率降低;相比正常对照组和TLE组,TLE共患抑郁组反应时间延长。2.TLE共患抑郁工作记忆障碍theta振荡的特征模式(1)正常对照组工作记忆延迟期34通道EEGs能量主要集中于theta频段,选取theta频段为工作记忆延迟期特征频段。(2)在工作记忆延迟期,TLE共患抑郁组34通道EEGs theta频段能量占总能量的百分比,相比于正常对照组和TLE组均下降(P<0.05)。(3)Theta频段能量的空间分布:3组受试者工作记忆延迟期theta频段能量主要集中于额区。TLE共患抑郁组工作记忆延迟期额区(特别是Fz)theta频段能量(额区0.0586±0.0188μV~2/Hz;Fz 0.2036±0.0189μV~2/Hz),较TLE组(额区0.2139±0.0070μV~2/Hz;Fz 0.2895±0.0178μV~2/Hz)和正常对照组(额区0.2869±0.0117μV~2/Hz;Fz 0.3642±0.0185μV~2/Hz)均减小(P<0.05)。3.TLE共患抑郁工作记忆障碍gamma网络因果连接的特征模式(1)3组受试者工作记忆延迟期全脑的功能连接强度峰值均出现在gamma频段(30-80Hz),且gamma频段较其他频段因果连接强度明显增大(P<0.05),选择gamma频段为工作记忆脑网络的特征频段。(2)在工作记忆延迟期,TLE共患抑郁组gamma频段脑网络的全脑因果连接强度,相比于正常对照组和TLE组均下降(P<0.05)。(3)因果连接的空间分布:3组受试者gamma网络连接强度均集中在额区,尤其是Fz。TLE共患抑郁组工作记忆延迟期因果连接强度(额区0.0004±0.0001;Fz0.0075±0.0007),较正常对照组(额区0.0023±0.0001;Fz 0.0195±0.0010)和TLE组(额区0.0012±0.0001;Fz 0.0114±0.0007)明显减小(P<0.05)。结论1.行为学结果表明TLE共患抑郁患者应答正确率降低,反应时间延长,存在工作记忆障碍。2.TLE共患抑郁工作记忆theta振荡缺失(1)theta振荡在工作记忆中起重要作用;(2)额区(特别是Fz)是工作记忆的关键脑区;(3)TLE共患抑郁工作记忆延迟期额区(特别是Fz)的theta振荡缺失,是其工作记忆障碍潜在神经振荡机制之一。3.TLE共患抑郁工作记忆gamma脑网络缺损(1)gamma脑网络在工作记忆中起重要作用;(2)额区(特别是Fz)是工作记忆gamma脑网络的关键脑区;(3)TLE共患抑郁工作记忆延迟期额区(特别是Fz)的gamma脑网络缺损,是其工作记忆障碍潜在神经机制之一。