不同注意状态对P300电位的影响
作者：吴文 吴宗耀
单位：400038 重庆，第三军医大学西南医院康复科
关键词：诱发电位；听觉；电位测定法；认知
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【摘 要】 目的 为了系统地探讨不同程度的注意与P300的关系。方法 本研究使用听觉Oddball paradigm对17例正常受试者在设定的7种对靶刺激不同程度的注意状态下行P300测试。结果 标准状态下P300 100%出现，与其它状态的比较，其潜伏期最短，波幅最高。深睡眠及空白对照下无1例可记录到P300。数声音，白日梦，阅读，气功4种状态下，P300的出现率分别为95%、71%、41%、35%，且呈潜伏期逐渐延长(P<0.01)，波幅逐渐降低(P<0.05)的趋势。结论 注意与P300间有极强的相关性，P300可作为注意的标志物。
, 百拇医药
【中图号】 R339.16
Study on relationship between attention of different degree and P300
WU Wen,WU Zongyao.Department of Physical Medicine and Rehabilitation,Southwest Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400038
【Abstract】 Objective To explore the relationship between attention of different degree to target stimuli and P300 systematically.Methods Seventeen normal subjects were tested with auditory P300 oddball paradigm in given seven attentional situation of different degree to rare (15%) target stimuli (1 000 Hz).Results In standard situation,P300 occurred in 100% and presented the shortest latency and the largest amplitude than others.In heavy sleep and blank contrast,P300 was absent in all subjects.In counting sound,daydream,reading and qigong,P300 occurred in 91%,71%,41%,35% respectively.The latency was delayed (P<0.01) and the amplitude was decreased gradually(P<0.05).Conclusion There is a strong relation between attention and P300.P300 may be regarded as a marker of attention.
, 百拇医药
【Key words】 Evoked potentials,auditory Potentiometry Cognition
P300电位是内源性事件相关电位(ERPs)成分中潜伏期在300 ms左右的阳性电位。自1965年Sutton首次报告P300电位以来，国内外学者对其进行了大量的研究，认为该波与人类的认知功能，心理活动有关，与定向活动及注意相联系。注意是心理过程，心理活动中的重要内容，是衡量人的认知功能的一个重要方面，是贯穿在所有心理过程中的一种独特心理现象。很多认知障碍都表现在注意的障碍，注意的稳定度低，不能持久或不易转移，易受干扰，以致学习工作能力低下。不同注意状态P300电位改变的系统研究国内外未见报告。本研究旨在探讨和揭示不同的注意状态(标准状态、数声音、白日梦、阅读、气功、睡眠及空白对照无刺激信号7种状态)对P300电位的影响，以探讨用神经电生理的客观指标对注意进行评估、衡量，以揭示P300电位及注意的本质、心理生理基础及意义。
, 百拇医药
1 资料和方法
1.1 资料
受试者17例，为我校学员及作者本人，年龄18～38岁，男12例，女5例，经微型精神状况检查表(MMSE)检查，总分均在25分以上(满分30分，23分以上为粗测智力正常),精神活动正常，听力正常，都有3个月以上气功锻炼经历。
1.2 测试方法与过程
刺激信号采用录制于磁带的脉冲短声信号，声音持续时间为100 ms，间隔2 s，其中85%为500 Hz的低音(标准刺激)，随机插入15%的1 000 Hz的高音(靶刺激)，通过耳机双耳给声，用丹麦产Neuromatic 2000型肌电图诱发电位仪记录，记录电极为头皮针电极，主极在Cz点，参考点为A1、A2，地极为FPz。信号平均叠加50次，然后在荧光屏上测量各参数，并用热笔描记永久记录。注意的不同状态是:①标准状态(在呈现高音时默计数)；②数声音(默数高音及低音);③白日梦(刺激条件为标准oddball刺激，但不提示实验目的，只要求受试者安静坐着，想入非非)；④阅读(安静坐着，读自己感兴趣的作品，不注意听到的声音)；⑤气功(练松静功，排除杂念，意守丹田)；⑥睡眠(以深睡期打鼾为记录段);⑦空白对照(无声音刺激，上述标准刺激时，耳机断开，也不要求受试者注意任何事物，但机内高音电平仍触发机器扫描)。 每位受试者都接受以上7种状态的P300电位测试，为了减小心理定势对受试者的影响，采取“白日梦、阅读、气功、数声音、标准状态、深睡、空白对照”的顺序实验。其中，深睡状态在夜间正常睡眠时记录，其余状态在下午测试，且所有受试者的测试均在20 d内完成，每种状态测试间隔5 min，以排除季节、时间及疲劳等的影响。
, 百拇医药
1.3 统计学处理
不同注意状态记录到P300的机率(出现率，用A%表示)采用χ2检验;P300的潜伏期，波幅等数据以
±s表示，采用方差分析(SNK检验),全部数据用SPLM软件进行数据处理。
2 结果
17个受试者的头皮Cz处记录诱发电位共119次(每个受试者都接受7种状态的诱发电位记录)，记录到P300电位58次。7种不同状态的诱发电位典型图见图1。17例受试者在7种状态下P300的出现情况见表1。17例受试者记录到5种状态的P300的潜伏期及波幅(±s)见表2。
, 百拇医药
表1 17例受试者在7种状态下P300的出现情况
频度
出现率(%)
频度
出现率(%)
标准态
17
100
气功
6
35* *
数声音
, 百拇医药 16
94
深睡
0
0* *
白日梦
12
71*
空白对照
0
0* *
阅 读
7
, http://www.100md.com
41* *
注:与标准状态比较*P<0.05 * *P<0.01
表2 记录到P300的状态的受试者其P300潜伏期
及波幅比较(±s)
例数
波幅(μV)
潜伏期(ms)
标准态
17
, 百拇医药
13.22±6.15
306.9±19.8
数声音
16
8.83±3.23*
317.2±18.2
白日梦
12
8.67±3.05*
342.1±21.3**#
阅读
, http://www.100md.com 7
6.51±2.13*
364.3±26.4**#△
气功
6
6.25±2.65*
399.0±31.2**#△★
注:与标准状态比较*P<0.05 * *P<0.01;与数声音比较#P<0.01;与白日梦比较△P<0.01;与阅读比较★P<0.01
, http://www.100md.com
图1 受试者7种状态Cz头皮针电极记录的诱发电位曲线
从图1及表1,2中所示，随注意的转移，注意分散程度的增加，觉醒程度的降低(从标准状态、数声音、白日梦、阅读、气功到深睡的过程)，P300电位出现率逐渐降低，潜伏期逐渐延长，波幅逐渐降低，至深睡状态，P300电位完全消失。
3 讨论
研究不同程度的注意状态，注意转移时P300电位的改变，有助于深入探讨P300及注意的心理、生理机制。注意是一种贯穿在所有心理过程中的基础心理活动，是心理活动的指向和集中，在整个认知过程中都有注意参与[1]。人除了熟睡或昏迷时，只要在清醒状态下，就没有不产生注意这种心理活动的，不是注意这里就是注意那里。对一件事注意越强烈，对其它的事注意就越弱,而分心指当前应注意某种事物而没有注意，却去注意那些不应注意的事物和现象，是不能稳定持久地把自己的注意保持集中在某一事物的现象。神经系统按照相互诱导规律活动，如果加强了大脑皮层兴奋区域的兴奋作用，也就加强了大脑皮层其它区域的抑制作用,呈“负诱导”关系[2]， 这种情况，额叶起了重要作用，人在注意某种刺激时，额叶对其它感觉成分的输入有抑制作用，以保证对所注意的刺激保持注意稳定，临床上，额叶损伤的病人，对无关感觉成分的输入呈现“脱抑制”，以致注意不稳定，易分心[3]。
, http://www.100md.com
本研究中发现，标准状态下,P300电位潜伏期最短，波幅最高，且17个受试者均可引出P300电位，这是因为在注意计数高音时，大脑中有关计数高音的神经细胞活动增强，而邻近的管其它活动的神经细胞被抑制[4]。数声音时，除注意数高音外，注意力部分分散到数低音的活动，因此，与标准状态比较，大脑中计数高音的神经细胞活动相对减弱，以致出现P300电位潜伏期延长，波幅降低。白日梦因想入非非，皮层神经活动的兴奋点较多，以致形成相互干扰，阅读时，注意更集中在自己感兴趣的情节中，气功因讲求意念入静，排除杂念，集中注意于一点，如意守丹田，意识范围保持高度狭窄，对外界刺激(如声音)的感觉减弱，甚至消失。这三种状态都属于被动刺激模式测试ERPs状态，其中白日梦为无具体附加(secondary)任务的忽略状态，虽可想入非非，但无具体任务要求，大脑处于相对放松状态，以致刺激的偏离(稀有的高音刺激)较容易引起无意注意，而后两种状态都有附加任务(阅读，意守丹田)，对外界刺激不容易引起分心，因此，这三种状态，虽都不要求注意声音刺激，注意都不同程度指向各相关活动，但对各相关活动的注意程度不同，气功大于阅读，阅读大于白日梦。三种状态都不同程度地忽略了高音的刺激，使注意高音的神经细胞的活动相对抑制，以致使P300电位的出现率渐降低，潜伏期逐渐延长，波幅渐降低，因为潜伏期反映相关神经元突触传递的快慢及对刺激的评估时间，而波幅反映相关神经元活动的多少及强弱，反映对刺激的评价所投入资源的数量[5,6]，反映注意资源的配给[7]。深睡时，是神经系统的普遍抑制，是一种“无注意的状态”，以致17例受试者深睡期无1例记到P300电位。这进一步证实P300电位可反映认知功能，可作为注意的客观标志物；空白对照不给予声音刺激信号时，未记录到任何诱发电位，叠加后图形近似一直线，这说明诱发电位是对外界刺激加工所致，是对刺激的反应。
, 百拇医药
现代认知心理学中的一种学说把注意理解为人加工信息的容量有限，这种有限性来源于人的心理智源的有限性。因为有限，所以一旦它们被全部指派去执行一定的任务，则不能执行其它任务[8]。这种观点 也符合神经活动的相互诱导规律。因为注意刺激时,P300电位潜伏期缩短，波幅增高，分散注意时，潜伏期延长，波幅降低甚至P300消失，注意状态与P300电位间存在可靠的联系。因此，P300电位可作为注意状态的指标。
4 结论
随注意分散程度增加，P300电位潜伏期逐渐延长，波幅渐降低，在完全无注意状态(睡眠)时，P300电位完全消失。注意与P300间存在极强的相关。因此，P300电位可作为注意的指标，相关物，可作为研究注意的工具。为研究注意的机制，量的特征，个性特点，个体发育中注意的发展，影响注意发展的可能性开辟新的前景。也为临床上评估认知功能及注意状况提供一种客观可靠依据。
参考文献
, 百拇医药
1 陈孝禅.普通心理学.长沙:湖南人民出版社,1983.206-207.
2 叶奕乾，何存道.普通心理学.上海:华东师范大学出版社,1997.97-109.
3 Knight RT.Attention regulation and human prefrontal cortex.In:Thierry AM ed.Motor and cognitive functions of the prefrontal cortex.Berlin:Heidelberg press.1994.164-165.
4 中央教育科学研究所教育心理教研室编.心理学基础知识问答.北京：教育科学出版社,1983.59-60.
5 陈国田，曹起龙.简明神经电生理诊断学.北京:科学技术文献出版社,1998.219-221.
, 百拇医药
6 Paller KA.The neural substrates of cognitive event-related potential:a review of animal models of P3.In:Heinze HJ ed.Cognitive electrophysiology.Boston:Birkhauser Boston press,1994.300-301.
7 Humphregs DG,Kramer AF.Toward a psychophysiological assessment of dynamic changes in mental workload. Human Factors,1994,36:3-22.
8 乐国安.论现代认知心理学.哈尔滨:黑龙江人民出版社,1988.222-223.
收稿 1998-07-15
修回 1998-11-30, 百拇医药
单位：400038 重庆，第三军医大学西南医院康复科
关键词：诱发电位；听觉；电位测定法；认知
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【摘 要】 目的 为了系统地探讨不同程度的注意与P300的关系。方法 本研究使用听觉Oddball paradigm对17例正常受试者在设定的7种对靶刺激不同程度的注意状态下行P300测试。结果 标准状态下P300 100%出现，与其它状态的比较，其潜伏期最短，波幅最高。深睡眠及空白对照下无1例可记录到P300。数声音，白日梦，阅读，气功4种状态下，P300的出现率分别为95%、71%、41%、35%，且呈潜伏期逐渐延长(P<0.01)，波幅逐渐降低(P<0.05)的趋势。结论 注意与P300间有极强的相关性，P300可作为注意的标志物。
, 百拇医药
【中图号】 R339.16
Study on relationship between attention of different degree and P300
WU Wen,WU Zongyao.Department of Physical Medicine and Rehabilitation,Southwest Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400038
【Abstract】 Objective To explore the relationship between attention of different degree to target stimuli and P300 systematically.Methods Seventeen normal subjects were tested with auditory P300 oddball paradigm in given seven attentional situation of different degree to rare (15%) target stimuli (1 000 Hz).Results In standard situation,P300 occurred in 100% and presented the shortest latency and the largest amplitude than others.In heavy sleep and blank contrast,P300 was absent in all subjects.In counting sound,daydream,reading and qigong,P300 occurred in 91%,71%,41%,35% respectively.The latency was delayed (P<0.01) and the amplitude was decreased gradually(P<0.05).Conclusion There is a strong relation between attention and P300.P300 may be regarded as a marker of attention.
, 百拇医药
【Key words】 Evoked potentials,auditory Potentiometry Cognition
P300电位是内源性事件相关电位(ERPs)成分中潜伏期在300 ms左右的阳性电位。自1965年Sutton首次报告P300电位以来，国内外学者对其进行了大量的研究，认为该波与人类的认知功能，心理活动有关，与定向活动及注意相联系。注意是心理过程，心理活动中的重要内容，是衡量人的认知功能的一个重要方面，是贯穿在所有心理过程中的一种独特心理现象。很多认知障碍都表现在注意的障碍，注意的稳定度低，不能持久或不易转移，易受干扰，以致学习工作能力低下。不同注意状态P300电位改变的系统研究国内外未见报告。本研究旨在探讨和揭示不同的注意状态(标准状态、数声音、白日梦、阅读、气功、睡眠及空白对照无刺激信号7种状态)对P300电位的影响，以探讨用神经电生理的客观指标对注意进行评估、衡量，以揭示P300电位及注意的本质、心理生理基础及意义。
, 百拇医药
1 资料和方法
1.1 资料
受试者17例，为我校学员及作者本人，年龄18～38岁，男12例，女5例，经微型精神状况检查表(MMSE)检查，总分均在25分以上(满分30分，23分以上为粗测智力正常),精神活动正常，听力正常，都有3个月以上气功锻炼经历。
1.2 测试方法与过程
刺激信号采用录制于磁带的脉冲短声信号，声音持续时间为100 ms，间隔2 s，其中85%为500 Hz的低音(标准刺激)，随机插入15%的1 000 Hz的高音(靶刺激)，通过耳机双耳给声，用丹麦产Neuromatic 2000型肌电图诱发电位仪记录，记录电极为头皮针电极，主极在Cz点，参考点为A1、A2，地极为FPz。信号平均叠加50次，然后在荧光屏上测量各参数，并用热笔描记永久记录。注意的不同状态是:①标准状态(在呈现高音时默计数)；②数声音(默数高音及低音);③白日梦(刺激条件为标准oddball刺激，但不提示实验目的，只要求受试者安静坐着，想入非非)；④阅读(安静坐着，读自己感兴趣的作品，不注意听到的声音)；⑤气功(练松静功，排除杂念，意守丹田)；⑥睡眠(以深睡期打鼾为记录段);⑦空白对照(无声音刺激，上述标准刺激时，耳机断开，也不要求受试者注意任何事物，但机内高音电平仍触发机器扫描)。 每位受试者都接受以上7种状态的P300电位测试，为了减小心理定势对受试者的影响，采取“白日梦、阅读、气功、数声音、标准状态、深睡、空白对照”的顺序实验。其中，深睡状态在夜间正常睡眠时记录，其余状态在下午测试，且所有受试者的测试均在20 d内完成，每种状态测试间隔5 min，以排除季节、时间及疲劳等的影响。
, 百拇医药
1.3 统计学处理
不同注意状态记录到P300的机率(出现率，用A%表示)采用χ2检验;P300的潜伏期，波幅等数据以
±s表示，采用方差分析(SNK检验),全部数据用SPLM软件进行数据处理。2 结果
17个受试者的头皮Cz处记录诱发电位共119次(每个受试者都接受7种状态的诱发电位记录)，记录到P300电位58次。7种不同状态的诱发电位典型图见图1。17例受试者在7种状态下P300的出现情况见表1。17例受试者记录到5种状态的P300的潜伏期及波幅(
±s)见表2。, 百拇医药
表1 17例受试者在7种状态下P300的出现情况
频度
出现率(%)
频度
出现率(%)
标准态
17
100
气功
6
35* *
数声音
, 百拇医药 16
94
深睡
0
0* *
白日梦
12
71*
空白对照
0
0* *
阅 读
7
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41* *
注:与标准状态比较*P<0.05 * *P<0.01
表2 记录到P300的状态的受试者其P300潜伏期
及波幅比较(
±s)例数
波幅(μV)
潜伏期(ms)
标准态
17
, 百拇医药
13.22±6.15
306.9±19.8
数声音
16
8.83±3.23*
317.2±18.2
白日梦
12
8.67±3.05*
342.1±21.3**#
阅读
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6.51±2.13*
364.3±26.4**#△
气功
6
6.25±2.65*
399.0±31.2**#△★
注:与标准状态比较*P<0.05 * *P<0.01;与数声音比较#P<0.01;与白日梦比较△P<0.01;与阅读比较★P<0.01
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图1 受试者7种状态Cz头皮针电极记录的诱发电位曲线
从图1及表1,2中所示，随注意的转移，注意分散程度的增加，觉醒程度的降低(从标准状态、数声音、白日梦、阅读、气功到深睡的过程)，P300电位出现率逐渐降低，潜伏期逐渐延长，波幅逐渐降低，至深睡状态，P300电位完全消失。
3 讨论
研究不同程度的注意状态，注意转移时P300电位的改变，有助于深入探讨P300及注意的心理、生理机制。注意是一种贯穿在所有心理过程中的基础心理活动，是心理活动的指向和集中，在整个认知过程中都有注意参与[1]。人除了熟睡或昏迷时，只要在清醒状态下，就没有不产生注意这种心理活动的，不是注意这里就是注意那里。对一件事注意越强烈，对其它的事注意就越弱,而分心指当前应注意某种事物而没有注意，却去注意那些不应注意的事物和现象，是不能稳定持久地把自己的注意保持集中在某一事物的现象。神经系统按照相互诱导规律活动，如果加强了大脑皮层兴奋区域的兴奋作用，也就加强了大脑皮层其它区域的抑制作用,呈“负诱导”关系[2]， 这种情况，额叶起了重要作用，人在注意某种刺激时，额叶对其它感觉成分的输入有抑制作用，以保证对所注意的刺激保持注意稳定，临床上，额叶损伤的病人，对无关感觉成分的输入呈现“脱抑制”，以致注意不稳定，易分心[3]。
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本研究中发现，标准状态下,P300电位潜伏期最短，波幅最高，且17个受试者均可引出P300电位，这是因为在注意计数高音时，大脑中有关计数高音的神经细胞活动增强，而邻近的管其它活动的神经细胞被抑制[4]。数声音时，除注意数高音外，注意力部分分散到数低音的活动，因此，与标准状态比较，大脑中计数高音的神经细胞活动相对减弱，以致出现P300电位潜伏期延长，波幅降低。白日梦因想入非非，皮层神经活动的兴奋点较多，以致形成相互干扰，阅读时，注意更集中在自己感兴趣的情节中，气功因讲求意念入静，排除杂念，集中注意于一点，如意守丹田，意识范围保持高度狭窄，对外界刺激(如声音)的感觉减弱，甚至消失。这三种状态都属于被动刺激模式测试ERPs状态，其中白日梦为无具体附加(secondary)任务的忽略状态，虽可想入非非，但无具体任务要求，大脑处于相对放松状态，以致刺激的偏离(稀有的高音刺激)较容易引起无意注意，而后两种状态都有附加任务(阅读，意守丹田)，对外界刺激不容易引起分心，因此，这三种状态，虽都不要求注意声音刺激，注意都不同程度指向各相关活动，但对各相关活动的注意程度不同，气功大于阅读，阅读大于白日梦。三种状态都不同程度地忽略了高音的刺激，使注意高音的神经细胞的活动相对抑制，以致使P300电位的出现率渐降低，潜伏期逐渐延长，波幅渐降低，因为潜伏期反映相关神经元突触传递的快慢及对刺激的评估时间，而波幅反映相关神经元活动的多少及强弱，反映对刺激的评价所投入资源的数量[5,6]，反映注意资源的配给[7]。深睡时，是神经系统的普遍抑制，是一种“无注意的状态”，以致17例受试者深睡期无1例记到P300电位。这进一步证实P300电位可反映认知功能，可作为注意的客观标志物；空白对照不给予声音刺激信号时，未记录到任何诱发电位，叠加后图形近似一直线，这说明诱发电位是对外界刺激加工所致，是对刺激的反应。
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现代认知心理学中的一种学说把注意理解为人加工信息的容量有限，这种有限性来源于人的心理智源的有限性。因为有限，所以一旦它们被全部指派去执行一定的任务，则不能执行其它任务[8]。这种观点 也符合神经活动的相互诱导规律。因为注意刺激时,P300电位潜伏期缩短，波幅增高，分散注意时，潜伏期延长，波幅降低甚至P300消失，注意状态与P300电位间存在可靠的联系。因此，P300电位可作为注意状态的指标。
4 结论
随注意分散程度增加，P300电位潜伏期逐渐延长，波幅渐降低，在完全无注意状态(睡眠)时，P300电位完全消失。注意与P300间存在极强的相关。因此，P300电位可作为注意的指标，相关物，可作为研究注意的工具。为研究注意的机制，量的特征，个性特点，个体发育中注意的发展，影响注意发展的可能性开辟新的前景。也为临床上评估认知功能及注意状况提供一种客观可靠依据。
参考文献
, 百拇医药
1 陈孝禅.普通心理学.长沙:湖南人民出版社,1983.206-207.
2 叶奕乾，何存道.普通心理学.上海:华东师范大学出版社,1997.97-109.
3 Knight RT.Attention regulation and human prefrontal cortex.In:Thierry AM ed.Motor and cognitive functions of the prefrontal cortex.Berlin:Heidelberg press.1994.164-165.
4 中央教育科学研究所教育心理教研室编.心理学基础知识问答.北京：教育科学出版社,1983.59-60.
5 陈国田，曹起龙.简明神经电生理诊断学.北京:科学技术文献出版社,1998.219-221.
, 百拇医药
6 Paller KA.The neural substrates of cognitive event-related potential:a review of animal models of P3.In:Heinze HJ ed.Cognitive electrophysiology.Boston:Birkhauser Boston press,1994.300-301.
7 Humphregs DG,Kramer AF.Toward a psychophysiological assessment of dynamic changes in mental workload. Human Factors,1994,36:3-22.
8 乐国安.论现代认知心理学.哈尔滨:黑龙江人民出版社,1988.222-223.
收稿 1998-07-15
修回 1998-11-30, 百拇医药