基于复杂度分析的阿尔茨海默病、轻度认知功能障碍与正常老年人的脑电研究

摘要

目的:
　　本课题以处于不同认知功能状态下(正常、轻度认知功能障碍、痴呆)老年人为研究对象，拟通过脑电非线性复杂度分析，横向比较并探讨不同认知功能状态下的脑电信号复杂度特点，构建简便且客观的大脑认知功能评价方法，为临床认知功能障碍早期诊断及病程评估提供客观指标。
　　方法:
　　在天津医科大学总医院神经内科就诊患者中，选择阿尔茨海默病(Alzheimer’sDisease，AD)30例，轻度认知功能障碍(MildCognitiveImpairment，MCI)30例，正常老年组20例，三组被试均进行安静闭目状态下的脑电图(Electroencephalogram，EEG)记录，记录时间5分钟，然后选择基线平稳、无明显伪差的2048点脑电信号(约10.24s)在MATLAB7.0软件平台上采用自编分析程序，进行脑电信号复杂度(Lemple-ZieComplexity)分析计算，分析比较各组之间脑电复杂度特点。
　　结果:
　　1、三组被试间的LZC比较：①AD组各导联的LZC值在三组被试中最低，MCI组次之，正常老年组最高。②AD组的LZC值在各导联处、全部导联均值、左半球(左半球各导联平均值)、右半球(右半球各导联平均值)、左额区(FP1、F3导联均值)、左颞区(F7、T3、T5导联均值)、右额区(FP2、F4导联均值)、右颞区(F8、T4、T6导联均值)均明显低于正常老年组(P<0.05，P<0.001)；且在左前颞(F7)、右前颞(F8)、左中颞(T3)、右中颞(T4)、左额(F3)、右额(F4)、左中央(C3)、左顶(P3)导联具有较大降幅(大于23％)，右后颞(T6)处降幅最小，为16.83％；③除导联T6外，MCI组各导联、全脑平均值、左侧半球、右侧半球及左额颞区、右额颞区的LZC值均高于AD组(P<0.05，P<0.001)；④同正常老年组比较，MCI组在左额(F3)、左中央(C3)、右中央(C4)、左顶(P3)、右顶(P4)、左颞(F7)、左中颞(T3)、右中颞(T4)、左后颞(T5)导联、全脑平均值、左半球、左右颞区、左额区LZC值较对照组降低，差异有统计学意义。
　　2、AD组内的LZC值特点：FP1、FP2、F7、F8导联的LZC值较其它导联低(P<0.05)；AD患者组的左、右大脑半球的脑电信号复杂度相比无统计学差异(P>0.05)；右侧颞叶较右侧额叶的脑电信号复杂度高(P<0.01)，而左颞叶与左额叶之间的脑电复杂度之间的差异无统计学意义(P>0.05)。
　　3、MCI组内LZC特点：MCI组各导联间的脑电LZC值之间的差异无统计学意义(P>0.05)；左右大脑半球间脑电信号LZC值、左侧额、颞区间及右侧额、颞叶间的脑电复杂度无明显差异(P>0.05)。
　　4、正常老年组内的LZC特点：左、右半球间各导联的脑电复杂度比较发现，P3、T3导联脑电信号复杂度分别较P4、T4导联增高(P<0.05)；正常老年组左半球的脑电复杂度较右侧高(P<0.05)；左颞区较左额区的脑电复杂度高(P<0.05)；而右额区与右颞区的LZC复杂度无明显差异(P>0.05)。
　　结论:
　　1、正常老年人脑电LZC并非均匀分布，左半球(优势半球)及拥有更多复杂功能的脑区如额区、颞区的LZC值较高，提示这些脑区有更多的神经元参与信息加工过程。
　　2、随着认知功能的降低，脑电信号复杂度值亦出现同向改变，说明脑电复杂度值的改变可在一定程度反映大脑功能的改变，作为一种客观的脑电非线性检测方法用于认知功能的辅助评价。
　　3、存在认知功能障碍者其各脑区复杂度的降低并非一致，提示其大脑功能的退化并非同步，与认知相关脑区如：额区、颞区的退化较其他脑区更为明显。
　　4、MCI阶段可出现颞区、额区、顶区的LZC值异常，而AD可出现全脑LZC值的异常，且额区、颞区尤为明显，提示出现颞、额区复杂度异常的MCI患者与AD的发生存在一定程度的联系。