本文關鍵詞：基于rTMS的大腦信息存儲過程關聯腦區(qū)的EEG研究　出處：《北京協和醫(yī)學院》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：工作記憶(Working Memory, WM)是大腦在執(zhí)行認知任務過程中對信息進行暫時貯存和加工的資源有限記憶系統,可以分為信息編碼、信息保持、決策判斷等幾個功能。其中,大腦信息的保持完全是大腦內活動,不涉及外部信息輸入。研究記憶保持階段的腦部活動,可以揭示信息傳遞所涉及的腦區(qū)以及腦區(qū)間協同作用的情況。本研究使用重復性經顱磁刺激(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS)干預關鍵腦區(qū)的方法,結合腦電圖(Electroencephalography, EEG)采集受試者腦電信號,通過提取相關頻段腦電信號的能量和相位等特征量,研究大腦信息保持階段的所涉及的腦區(qū)活動以及腦區(qū)間的連接情況；比較左右腦區(qū)的腦活動,重點關注任務腦側頂葉皮質活動情況；探討rTMS刺激在“信息保持”階段對腦側頂葉的作用。本研究中,首先為了確定與“信息保持”有關的腦區(qū),采用了不同記憶負荷的實驗范式,在確定與“信息保持”有關的腦區(qū)后,再次使用不同記憶負荷的實驗范式,在“信息保持”階段對每個受試者的相關腦區(qū)實施rTMS刺激,研究rTMS對于大腦“信息保持”的腦活動影響。行為學數據分析結果表明：在無rTMS作用時,隨著記憶負荷的增加,準確率有所下降,同時反應時間也明顯增加。在有rTMS和作用時,反應時間比偽rTMS下明顯縮短。腦電數據分析結果表明：隨著記憶負荷的增加,θ波段功率譜能量增加的區(qū)域主要前額葉和頂葉腦區(qū),α波段功率譜能量下降主要在左側頂葉區(qū)域；并且隨著記憶負荷的增加,θ波段事件相關同步化現象越來越明顯,從左側前額葉和頂葉向右側擴展,α波段則出現事件相關去同步化越來越明顯現象,去同步化范圍同樣從左側前額葉和頂葉向右側擴展；隨著記憶負荷的增加,兩個波段的信號在前額葉和頂葉之間的相位同步性有所增強。在真實rTMS刺激下,頂葉皮質腦區(qū)變化更加明顯；兩個波段的信號均反映左側頂葉與左側前額葉之間的連接性增強,同時左右側頂葉之間的連接性也出現增強；前額葉和頂葉的節(jié)點度、網絡的平均集群系數以及中介中心性分析結果也表明了rTMS作用下左側頂葉和前額葉之間的連接效果增強。結論：1.左側前額葉和頂葉是參與工作記憶“信息保持”階段的關鍵腦區(qū),rTMS在大腦“信息保持”階段作用于頂葉皮質使腦活動更加¨活躍；2.隨著記憶負荷的增加,右側腦區(qū)逐漸參與到“信息保持”腦活動中,提示可能存在一種右側腦區(qū)對于左側腦區(qū)的補償機制,隨著記憶負荷的增加,這種補償機制越來越明顯；3.隨著記憶負荷的增加,左側前額葉和頂葉兩個腦區(qū)之間的聯系也在增強,頂葉與前額葉在rTMS作用下連接性更加明顯,并且頂葉更多起到了信息發(fā)送的作用,提示可能是rTMS的作用激活頂葉皮質,并通過頂葉皮質的信息傳遞間接激活前額葉皮質,對工作記憶“信息保持”效率起到積極的作用。
[Abstract]:Working memory memory (WM) is a limited memory system in which the brain temporarily stores and processes information in the course of cognitive tasks. WMs can be classified into information coding. Information retention, decision judgment and other functions. Among them, brain information retention is entirely internal brain activity, does not involve external information input. The study of memory retention stage of brain activity. This study uses repetitive transcranial magnetic stimulation (TMS) to reveal the areas of the brain involved in information transmission and the synergistic effects of the regions of the brain. Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation. The method of RTM intervention in key brain area and EEG electroencephalography (EGG) were used to collect the EEG of the subjects. By extracting the energy and phase characteristics of EEG signals in the related frequency band, the activities of the brain regions and the connections between the regions of the brain are studied in the stage of maintaining the brain information. To compare the brain activity in the left and right brain regions and focus on the activity of the lateral parietal cortex of the task. To investigate the effect of rTMS stimulation on the lateral parietal lobe during the "information retention" stage, in order to identify the brain regions related to "information retention", different memory load paradigms were used in this study. After identifying the brain regions associated with "information retention", the experimental paradigm of different memory loads was used again, and rTMS stimulation was performed on the relevant brain regions of each subject during the "information retention" phase. Behavioral data analysis showed that the accuracy of rTMS decreased with the increase of memory load in the absence of rTMS. At the same time, the reaction time was also significantly increased. When rTMS was used, the reaction time was significantly shorter than that under pseudo rTMS. The results of EEG data analysis showed that: with the increase of memory load. Theta band power spectrum energy increased in the prefrontal and parietal lobe regions, 偽 band power spectrum energy decreased mainly in the left parietal lobe region. And with the increase of memory load, the phenomenon of 胃 band event correlation synchronization becomes more and more obvious, extending from left prefrontal lobe and parietal lobe to the right, and 偽 band event correlation desynchronization becomes more and more obvious. The range of desynchronization also extends from the left prefrontal and parietal lobes to the right. With the increase of memory load, the phase synchronism between prefrontal lobe and parietal lobe was enhanced. The change of cerebral cortex in parietal lobe was more obvious under real rTMS stimulation. In both bands, the connectivity between the left parietal lobe and the left prefrontal lobe was enhanced, and the connectivity between the left and right parietal lobes was enhanced. The nodal degree of the prefrontal and parietal lobes. The average cluster coefficient of the network and the results of intermediary centrality analysis also showed that the connection between the left parietal lobe and the prefrontal lobe was enhanced by rTMS. Conclusion: 1. The left prefrontal lobe and parietal lobe are involved in working memory. Key areas of the brain during the information retention phase. RTMS acts on the parietal cortex during the "information retention" phase of the brain to make brain activity more active. 2. With the increase of memory load, the right brain area gradually participates in the "information retention" brain activity, suggesting that there may be a compensation mechanism for the left brain region in the right brain area, and with the increase of the memory load. This compensation mechanism is becoming more and more obvious; 3. With the increase of memory load, the relationship between left prefrontal lobe and parietal lobe was enhanced, and the connection between parietal lobe and prefrontal lobe was more obvious under the action of rTMS. And the parietal lobe played a more role in the transmission of information, suggesting that the role of rTMS may activate the parietal cortex, and indirectly activate the prefrontal cortex through the parietal cortex information transmission. It plays a positive role in the efficiency of working memory.
【學位授予單位】：北京協和醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R338

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本文編號：1394437