基于ERPs技术探讨长期负性情绪累积肝失疏泄对正常人群工作记忆的影响及机制＊

许琳培，周理乐，刘 永，侯俊林，赵紫薇，邓金钗，秦中朋，高安祺，王格格，詹向红＊＊

（1.河南中医药大学认知神经科学实验室 郑州 450046；2.河南省中西医结合防治脑认知疾病工程技术研究中心 郑州 450046；3.郑州市中西医结合防治脑认知疾病重点实验室 郑州 450046）

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种起病隐匿且进行性发展的神经退行性疾病，以记忆减退、认知功能下降为首发表现和主要临床症状[1]。当前面临AD 患病率高、死亡率高、无治愈药物以及家庭照护、社会经济负担过大等严重问题[2-3]。因此，AD 应对策略已经转向前驱危险因素的发现和预防[4-5]。

中医治未病在缓衰益智方面具有独特优势，AD被中医归为“痴呆”、“健忘”范畴，其病位主要在脑。《景岳全书》载“痴呆症……，或以郁结，或以不遂，或以思虑，或以惊恐而渐痴呆”，明确指出各种不良情绪是痴呆的始动因素。现代研究也发现长期负性情绪累积是影响认知功能下降和AD 发病的重要危险因素之一[6-7]。长期负性情绪累积可引起肝失疏泄，导致五脏六腑功能失调，气血津液受阻和痰浊血瘀的生成，致使脑窍不清，神失所养，影响认知功能下降[8]。当今社会生活节奏紧张、身心压力倍增，越来越多的正常人群长期处于负性情绪累积状态，存在肝失疏泄的风险。那么长期负性情绪累积是否对正常人群认知功能存在影响？其神经机制又是如何？

艾森克人格问卷（Eysenck Personality Questionnaire，EPQ）用于评定个体长期持久的人格特质，神经质维度反映个体情绪稳定程度[9-10]。其中高神经质具有情绪不稳定的心理特质，易受负性情绪刺激且调节能力较差[11]，该类人群长期负性情绪累积易致肝失疏泄，可能影响其认知功能。工作记忆（Working memory，WM）是早期检测认知功能下降的敏感指标[12-13]，有研究显示，高神经质伴认知功能障碍患者的工作记忆表现较差且更易出现焦虑、抑郁等负性情绪症状[14-15]。故本研究拟使用EPQ 在正常人群中筛选高、低神经质并分为情绪不稳定组和情绪稳定对照组，采用精准实时捕捉工作记忆任务中脑电位变化的事件相关电位（Event-related potentials，ERPs）技术[16]，比较两组被试在工作记忆经典范式：N-back 范式[17]两种记忆负荷下（0-back 和1-back）的行为学差别和ERPs 成分N200和P300 在相关脑区的波幅和潜伏期差异。旨在探索负性情绪累积肝失疏泄对正常人群工作记忆的影响及神经电生理机制，为中医药预防认知功能下降提供理论依据和新思路。

1 对象与方法

1.1 调查对象

自2020 年6 月-2020 年10 月在河南省巩义市中医院、驻马店市上蔡县洙湖镇卫生院和洛阳市伊川县人民医院体检科参加体检且年龄在26-65岁的正常人群中招募志愿者。本研究方案获得河南中医药大学第一附属医院伦理委员会批准（2019HL-136-01），所有参与者均签署知情同意书。

1.2 调查方法与内容

招募被试采用问卷方式，受试者按要求填写一般情况调查表、利手问卷[18]蒙特利尔认知评价量表（Montreal cognitive assessment scale，MoCA）[19]、中国版艾森克人格问卷（Eysenck Personality Questionnaire，EPQ）[20]成人版（龚耀先教授编制）。

1.2.1 纳入标准

①根据艾森克人格问卷（EPQ）成人版神经质（N）维度得分和中国人群常模[21]，符合N分转换分＞61.5分者纳入情绪不稳定组，N 分转换分＜38.5 分者纳入情绪稳定对照组；②视力正常或矫正后视力正常；③右利手，无色盲、色弱，母语为汉语的中国人，初中及以上文化程度。

1.2.2 排除标准

①排除痴呆、轻度认知功能障碍、帕金森、癫痫等具有认知功能障碍疾病的患者（MoCA 量表得分＜26分）；②EPQ量表（L）维度转换分＞70分者；③有重要脏器（心、肝、脾、肺、肾等）严重疾病者；④有精神障碍病史者（如抑郁症）；⑤有严重头外伤史者；⑥不能或不愿配合本研究的受试者。

1.3 试验分组

将通过问卷调查和纳排标准筛选出的两组人群按同性别、年龄（±2 岁）、文化程度进行1∶1 匹配，最终纳入情绪不稳定组50例，情绪稳定对照组50例。

1.4 试验范式

本试验共有2 个不同负荷的N-back(n=0，l)任务，均分为练习模块和正式模块。练习模块按照与正式试验相同的刺激程序呈现，被试理解试验任务且行为学正确率≥90%开始正式试验。试验步骤如下：首先在屏幕中央会出现注视点“+”，之后黑屏，接着出现持续500 ms 的目标数字，随后是1500 ms 的按键反应时间，最大反应时间2000 ms。若被试在规定时间内做出反应自动补屏进入下一刺激试次；若被试在2000 ms内未做出反应则按反应错误进行行为学记录并直接进入下一刺激试次（具体流程见图1）。0-back 任务判断每一个出现的数字与第一个出现的刺激（靶目标）是否相同，若数字相同按“F”键，数字不同则按“J”键。1-back 任务被试需要判断每一个出现的数字是否与前面相邻的数字相同。若数字相同按“F”键，若不同按“J”键（具体流程见图2）。

图1 0-back任务刺激呈现流程图

图2 1-back任务刺激呈现流程图

1.5 数据采集与分析

采用Curry8 系统记录脑电，佩戴NuAmps64 导Ag/AgCl 电极帽，双眼外侧安置电极记录水平眼电（HEOG），左眼上下安置电极记录垂直眼电（VEOG），双侧乳突连线为参考电极，头皮阻抗＜5 kΩ，记录带通DC-200 Hz，采样率1000 Hz；同步使用E-prime 2.0 软件采集反应时、正确率行为学数据。使用MATLAB 13.0 软件分析额区Fz、中央区Cz、顶区Pz、枕区Oz 电极点N200和P300的波幅和潜伏期脑电成分。

1.6 统计分析

数据采用SPSS 22.0 进行统计分析。计量资料符合正态分布采用均值±标准差（±s）表示。两组间年龄比较采用配对样本t检验，两组被试行为学结果的反应时和正确率采用组别（2）×任务类型（2）双因素方差分析，ERPs成分N200、P300的潜伏期及波幅采用组别（2）×任务类型（2）×脑区（4）重复测量方差分析。所有假设检验均以α=0.05为检验水准，P＜0.05判断差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料结果

本试验最终纳入被试50 对。每组受试者男性11 例，女性39 例；文化程度：每组受试者初中学历15 例（30%）、高中学历14 例（28%）、大学学历21 例（42%）。年龄分布：每组受试者26-35 岁年龄层14 例（28%）、36-45 岁年龄层11 例（22%）、46-55 岁年龄层12例（24%）、56-65岁年龄层13例（26%）；情绪不稳定组平均年龄（44.18±11.09）岁，情绪稳定组平均年龄（44.44±11.30）岁，两组受试者年龄比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

2.2 行为学结果

具体结果见表1。正确率：组别主效应[F组别（1，98）=4.611，P=0.034]有统计学意义，其余因素均无统计学意 义（P＞0.05）。反 应 时：组 别[F组别（1，98）=5.691，P=0.019]和任务类型[F任务类型（1，98）=65.003，P＜0.001]主效应有统计学意义，与情绪稳定对照组相比较，情绪不稳定组反应时更长（P＜0.05）；组别与任务类型[F组别*任务类型（1，98）=0.125，P=0.724]无交互作用。

表1 N-back任务行为学数据结果比较（±s，n=50）

表1 N-back任务行为学数据结果比较（±s，n=50）

组别情绪稳定对照组情绪不稳定组正确率（%）反应时（ms）0-back 0.97±0.03 0.94±0.06 1-back 0.96±0.02 0.94±0.05 0-back 491.69±76.17 529.59±85.79 1-back 558.71±82.90 602.76±130.47

2.3 ERPs成分结果

2.3.1 ERPs波形图和地形图

两组被试在0-back 和1-back 任务中均被成功诱发出在180 ms 之后的较大的负向波N200 和在300 ms后的较大的正向波P300。见图3。

图3 两组被试在两种任务下不同脑区（电极点）的组平均波形图

在0-back 条件下，与情绪稳定组相比，情绪不稳定组N200 成分在额区、中央区和顶区功率下降，P300成分在额区、中央区、顶区和枕区均存在显著功率下降；在1-back 条件下，与情绪稳定组相比，情绪不稳定组N200 成分在前额区，顶区和枕区功率下降，P300 成分在顶区和枕区功率下降明显（见图4）。

图4 两组被试在两种条件下N200（200-300 ms）和P300（300-500 ms）地形图

2.3.2 ERPs成分结果

（1）N200 波幅、潜伏期比较：描述统计结果见表2，重复测量方差分析结果见表3。

表2 两组N200波幅及潜伏期描述统计结果（±s，n=50）

表2 两组N200波幅及潜伏期描述统计结果（±s，n=50）

脑区情绪不稳定组情绪稳定对照组波幅（μV）额区枕区中央区任务类型0-back 1-back 0-back 1-back 0-back 1-back 0-back 1-back顶区-1.82±3.01-1.05±3.15-2.05±3.02-1.07±3.14-1.31±2.40-0.82±2.38-2.40±1.89-2.40±2.00潜伏期（ms）232.60±36.43 231.00±38.02 227.36±36.83 219.68±35.70 197.84±42.12 199.00±44.10 190.64±52.66 182.20±43.98波幅（μV）-2.36±3.19-1.21±2.56-2.21±3.37-1.21±2.57-1.47±2.50-0.85±2.50-3.15±2.19-3.35±2.17潜伏期（ms）243.64±35.89 246.04±36.49 236.60±39.00 231.56±35.88 215.72±42.09 224.52±43.60 242.88±71.15 226.56±70.06

表3 两组N200波幅及潜伏期的重复测量方差分析结果

N200 波幅结果显示：组别主效应无统计学意义（P＞0.05）。脑区和任务类型主效应有统计学差异（P＜0.05），相较于0-back 任务，1-back 任务诱发的N200幅值更小；N200 波幅顶区＞枕区＞中央区＞额区。任务类型与脑区存在交互效应（P＜0.05），简单效应分析发现，随任务负荷增加，中央区和枕区的N200 波幅下降明显。脑区、任务类型和情绪特质组别间无交互效应（P＞0.05），但进一步分析发现，随任务负荷增加，仅有情绪不稳定组在中央区的N200 波幅显著下降（P＜0.05）。

N200潜伏期结果显示：组别和脑区主效应有统计学差异（P＜0.05），与情绪稳定对照组相比，情绪不稳定组潜伏期更长。N200潜伏期额区、顶区＞中央区、枕区。脑区和情绪特质组别，任务类型和情绪特质组别，任务类型和脑区、任务类型和情绪特质组别均存在交互效应（P＜0.05），简单效应分析显示：在两种任务类型下，情绪不稳定组中央区和枕区的N200 潜伏期均比情绪稳定对照组更长；随任务负荷增加，两组顶区N200 潜伏期均缩短；但随任务负荷增加，情绪不稳定组中央区N200 潜伏期延长，情绪稳定对照组枕区N200潜伏期缩短。

（2）P300波幅、潜伏期比较：描述统计结果见表4，重复测量方差分析结果见表5。

表4 两组P300波幅及潜伏期描述统计结果（±s，n=50）

脑区情绪不稳定组情绪稳定对照组任务类型额区中央区顶区枕区0-back 1-back 0-back 1-back 0-back 1-back 0-back 1-back波幅（μV）7.06±3.65 6.40±3.82 6.82±3.40 6.52±3.22 6.21±3.18 6.07±3.33 2.25±2.20 2.16±2.40潜伏期（ms）380.76±51.03 382.88±61.67 398.72±58.85 402.96±79.68 402.36±65.11 394.24±70.55 396.80±89.53 414.68±95.86波幅（μV）5.63±3.51 5.56±3.20 5.46±3.61 5.63±3.21 5.21±3.45 5.14±3.31 1.06±2.85 0.82±2.22潜伏期（ms）392.92±68.03 391.72±74.15 417.76±75.72 397.04±78.95 403.12±72.62 392.80±78.65 447.28±85.85 461.80±91.39

P300 波幅结果显示：情绪特质组别、脑区和任务类型主效应均有统计学差异（P＜0.05），较情绪稳定对照组相比，情绪不稳定组P300 幅值更小；相较于0-back 任务，1-back 任务诱发的P300 幅值更小；P300 波幅额区、顶区＞中央区、枕区。任务类型和脑区存在交互效应（P＜0.05），简单效应分析显示：随任务负荷增加，两组P300 幅值中央区和枕区均显著下降；相较于情绪稳定对照组，情绪不稳定组在0-back 任务下额区P300 幅值更小，在1-back 任务下中央区和枕区P300幅值更小。

P300 潜伏期结果显示：情绪特质组别主效应差异具有边缘显著性（P=0.079＜0.1），与情绪稳定对照组相比较，情绪不稳定组P300 潜伏期略有延长；脑区和任务类型主效应均有统计学差异（P＜0.05），相较于0-back 任务，1-back 任务诱发的P300 潜伏期更长；任务类型和脑区，脑区、任务类型和情绪特质组别均存在交互效应（P＜0.05），简单效应分析显示：较情绪稳定对照组相比，仅在1-back 任务下情绪不稳定P300 潜伏期中央区和枕区更长。随任务负荷增加，两组P300潜伏期在额区和枕区延长，而情绪不稳定组P300潜伏期在中央区也有显著延长。

3 讨论

3.1 长期负性情绪累积易致肝失疏泄影响认知功能下降

人格特质和情绪及情绪调节之间存在极大相关性[22]，“情绪三原色理论”[23]认为情绪是一种先天状态，通过三种核心单胺神经调节剂调控四种基本情绪（恐惧、愤怒、快乐、悲伤）从而产生更复杂情绪以影响认知和行为。研究发现高神经质者由于本身固有的性情敏感和情绪不稳定，更易感受愤怒、悲伤、恐惧和焦虑等负面情绪或更易接收外界压力和刺激而处于负性情绪状态[24]。情志是中医对情绪的特有称谓[25]，基本情绪理论与中医“五志”内涵相似[26]。五志涵盖“七情”分为：怒、喜、思（忧）、悲、恐（惊）5 种情绪，五志和五脏及五行之间存在对应关系：怒、喜、思、悲、恐分别对应肝、心、脾、肺、肾和木、火、土、金、水。通过五种基本情志之间的生克乘侮、胜复制化关系与五脏相互影响[27]。肝主疏泄、调畅情志，肝是情绪调节的关键。高神经质者对负性情绪的激活阈值较低，感受事件压力产生愤怒时可直接伤肝；感受压力产生恐惧时，水生木（肾-肝）可快速影响肝的疏泄功能。长期感受或过度思忧、悲伤则可通过相乘相侮（土侮木，金乘木）引起肝失疏泄。因此，认为高神经质人群长期负性情绪累积易致肝失疏泄。肝为人体气机升降之枢纽，肝经与督脉上交与巅顶，肝脑相维，肝的疏泄功能直接影响脑的认知。若肝疏泄失职，气机升降失常，或导致脾胃运化失调，经脉气机阻滞，从而引起气血津液生化乏源或运行失常而不能上濡于脑，神失所养致智识不荣、记忆下降；或脉道阻塞，血行不畅易成瘀血，三焦气化不利、气滞水停易生痰浊，气血津液运行不畅，痰浊血瘀上蒙清窍，遂致神迟脑顿。研究显示，高神经质老年人群易产生负性情绪进而影响认知功能[28]，本课题组前期提出“肝失疏泄致脑老化”科学假说[29]，并通过动物实验和临床试验已证实“长期负性情绪累积肝失疏泄加速认知功能下降”[30-31]。综上，认为长期负性情绪累积可致肝失疏泄而引发或加速认知功能下降。本试验旨在将研究关口前置，探索长期负性情绪累积对正常人群认知功能的影响。

3.2 负性情绪累积肝失疏泄人群工作记忆行为表现较差

本研究行为学结果显示，与情绪稳定组相比较，情绪不稳定组反应时延长，正确率下降。这与Eysenck 等[32]的研究发现负性情绪累积消耗大量认知资源，削弱个体加工效能，导致任务执行能力下降的结论相符。情绪不稳定组被试可能由于其长期形成的敏感多疑导致大脑中枢中的情绪中枢易被唤醒，对焦虑、抑郁、忧思等负性情绪刺激体验深刻且心理冲突大[33]，使其处理N-back 任务时注意力分散，致使工作记忆判断力下降；依据“情绪加工效能理论”[34]，个体工作记忆系统中的认知资源有限，负性情绪大量累积会占用认知资源数量，导致情绪不稳定组个体用于认知加工的工作记忆资源相应减少，对目标刺激的工作记忆加工负担增加，导致反应速度降低。此外，本试验结果显示，随任务负荷增加，两组反应时均明显延长。说明认知负荷越大，工作记忆整体功能输出效率越低。综合以上结果提示，受负性情绪累积肝失疏泄影响的正常人群工作记忆能力已经开始下降。

3.3 负性情绪累积肝失疏泄人群工作记忆水平下降

N200 和P300 成分是与情绪状态、注意程度有关的内源性成分。N200反映刺激评估的认知过程、选择性注意和对目标刺激的辨别能力。其波幅反映选择性注意资源分配的多少，潜伏期反映认知加工速度。P300 反映工作记忆对注意力资源分配和加工过程的认知水平，其波幅反映工作记忆中表征的更新能力和目标刺激对信息加工时脑区的唤醒程度[35]，潜伏期反映对目标刺激分类的速度[36]。大量研究表明N200 和P300 的波幅和潜伏期在认知功能下降的预测和前期诊断中具有前瞻性意义[37-39]。

工作记忆功能包括对信息进行编码、更新、短时保存和提取[40-41]。N-back 范式中有不同的任务负荷，0-back 任务仅需对当前信息进行输入和编码匹配；1-back 任务除了完成匹配过程外，还需完成工作记忆的更新和短时存储。因此1-back 难度更大，需要投入更多的注意资源。根据注意资源分配理论，负性情绪如愤怒、焦虑、抑郁等会占用一定的注意资源，导致加工目标刺激的工作记忆资源减少[42]。本研究结果显示：在两种任务类型下，与情绪稳定对照组相比，情绪不稳定组的N200 潜伏期均更长。说明受负性情绪累积肝失疏泄人群的目标刺激识别能力更差，认知加工速度更慢。在0-back 任务下，情绪不稳定组的额区P300波幅比情绪稳定对照组更小，表明负性情绪累积肝失疏泄人群由于负性情绪本身就占用部分的注意资源，因此对用于目标加工的选择性注意分配减少，导致波幅下降和额区的唤醒程度降低。额区是情绪活动最重要的场所，本结果显示负性情绪在工作记忆的信息输入和编码环节就已经影响到额区的信息加工，符合Chang[43]研究的负性情绪对额区影响比积极情绪更为明显的结论。一些研究认为，负性刺激可能会损害高负荷任务工作记忆中的信息保持功能[44-45],本结果在1-back 任务下，较情绪稳定对照组相比，情绪不稳定组中央区和枕区N200 和P300 潜伏期更长、P300 波幅更小。提示负性情绪累积肝失疏泄人群在进行高难度的记忆任务时的工作记忆认知加工水平更差，原因可能是工作记忆过程中的选择性注意资源减少，用于更新和短时存储的认知资源不足，信息识别能力、刷新灵活性和贮存保持性受损。

3.4 随记忆负荷增加，负性情绪累积肝失疏泄人群工作记忆水平下降更显著

本研究结果显示：随任务负荷增加，两组被试均出现顶区N200 潜伏期缩短，额区和枕区P300 潜伏期延长，中央区和枕区N200 和P300 波幅下降。提示随任务负荷增加，顶区的目标刺激加工过程缩短。额区和枕区延长，中央区和枕区唤醒降低，这可能是由于高负荷任务下，注意力高度集中在顶区，顶区的神经中枢活动数目增加，其他脑区的注意资源相应减少，造成不同脑区注意资源分配不均。有研究发现，工作记忆容量高的人完成高认知负荷任务的表现更好[46-47]，负性情绪可能会导致个体工作记忆容量的减小[48]，且处于负性情绪状态的个体在高认知负荷任务中的信息保持功能受记忆负荷的影响较大[44]。本结果显示，随任务负荷增加，仅有情绪不稳定组在中央区出现N200 波幅下降和N200、P300 潜伏期显著延长。提示负性情绪累积、肝失疏泄人群随认知难度加大，用于工作记忆加工的认知资源减少更明显，可能是由于该类人群工作记忆容量减小，难以支撑其继续完成更新操作过程。

4 小结

综上所述，本研究认为负性情绪累积肝失疏泄正常人群已经出现工作记忆水平下降的表现，其机制可能与该类人群的注意资源分配减少和工作记忆容量减小有关。因此，应重视负性情绪累积肝失疏泄对认知功能下降的影响，充分发挥中医药“未病先防，既病防变”的治未病优势进行情志调理、锻炼养生、药膳调体等干预。此外，年龄是正常认知老化的重要影响因素[49]，但本研究仅以26-65 岁的正常人群为研究对象，下一步研究应该探索负性情绪累积肝失疏泄对不同年龄段正常人群认知功能的影响，并扩大样本量和调查范围，以期为中医情志与认知功能下降研究提供新的理论内涵和实证依据。