利用事件相关电位研究阿尔茨海默病患者的 episodic 记忆特征

以下实验的总体目标是了解遗忘型轻度认知障碍和阿尔茨海默病患者在识别图片与文字时相关的大脑生理差异。通过使用脑电图（EEG）测量头皮电活动来实现这一目标，同时让阿尔茨海默病患者对图片和文字进行再认记忆判断。

为此，应准备受试者以进行电极放置和DEG设备及头皮的设置。应使用特殊的3D数字化仪采集空间定位数据。随后，在记录原始脑电图（EEG）数据的同时，运行行为记忆任务。

接着，为了检测与图片和词语记忆相关的事件相关电位，必须对原始脑电图（EEG）数据进行后期处理，并按每种条件分别平均生成事件相关电位（ERP）波形。随后可对这些平均后的ERP波形在不同条件间进行统计学比较。本研究获得的结果表明，与健康老年人相比，阿尔茨海默病患者对图片的记忆熟悉度或概念性加工能力得以保留，而对词语的此类加工能力则未表现出相同结果。这一结论是通过分析刺激呈现后约300至500毫秒期间出现的早期额部ERP新旧效应得出的。

大家好，我是布兰登·艾利（Brandon Ally），范德堡大学神经病学系的助理教授，同时也是记忆障碍研究实验室的主任。大家好，我是亚伦·赫西（Aaron Hussey），担任记忆障碍研究实验室的实验室主管。今天我们将向大家展示一些用于了解阿尔茨海默病患者大脑生理学的实验方法。

该方法可帮助我们回答一些关键问题，例如这些患者的哪些记忆功能仍然保持完整，而今天亚伦将向我们演示这一实验方法。首先，开始本实验方案前，必须正确设置实验中将使用的脑电图（EEG）设备。实验将采用128通道的BioSemi主动式双采集系统，配合ActiveTwo电极帽来获取事件相关电位（ERP）数据，请确保电池已充满电并连接至放大器。

现在，收集参与者准备所需的所有材料，包括注射器凝胶、卷尺、各种尺寸的脑电帽、酒精棉片、面部电极贴片以及用于固定电极导线的尼龙搭扣带。将贴片贴在五个面部电极上，使其准备好用于实验。接下来，打开刺激呈现计算机和数据采集计算机，并设置相应的软件。

在此方案中，将使用 ePrime 软件呈现刺激并采集行为数据生物信号。使用半主动模式采集原始脑电图（EEG）数据，以检查放大器是否向数据采集计算机发送适当的触发代码。为此，首先在被试舱内打开放大器，但不连接任何电极或电缆。

然后在数据采集计算机上打开软件并开始数据采集，但不要保存。接着，前往刺激呈现计算机。打开实验文件并运行实验范式。

实验文件中编程的触发代码现在应显示在数据采集软件程序中。当受试者到达后，首先应详细解释所有研究流程并解答任何安全方面的疑虑，然后获取其书面知情同意，以确保受试者充分理解实验方案。要求受试者用自己的语言复述该实验流程。

让受试者在实验室内坐在中等高度、硬质靠背的木椅上，保持舒适姿势。然后进行测量，确保其视线到刺激显示设备的距离符合实验的标准距离。此处使用的距离为 48 英寸。

接下来，测量受试者头部的头围，以确定应使用哪种脑电图（EEG）帽。然后请受试者取下所有首饰或发饰，以确保脑电图帽佩戴合适并获得准确的记录。此外，如果受试者佩戴眼镜，建议在此时将其取下。

使用酒精棉片清洁受试者面部电极放置区域的皮肤。电极应分别置于两侧乳突、两侧太阳穴以及左眼正下方。随后，在每个面部电极上涂抹少量导电凝胶。

然后取下贴纸的背衬，将其贴在受试者身上。施加少量压力以确保电极能够固定到位。现在，受试者可根据需要重新戴上眼镜。

然后将脑电帽戴在受试者头上，并扣紧下巴下方的绑带。接着，测量鼻根至枕外隆突之间的距离（单位为厘米）。将该测量值乘以0.5，得到前后方向的中点，并在此处放置电极A1。

接下来，测量一侧耳屏点到另一侧耳屏点的距离。该测量距离的中点即为电极A1左右方向上的放置位置。随后，我们将获取受试者头部电极位置的三维表征，以校正不同受试者之间颅骨形状的个体差异，并为将来可能进行的与MRI数据的共配准做好准备。

首先，将Polhemus Patriot Digitizer定位器的发射器放置在受试者左耳后的帽内，并将多余的线缆塞入下巴带下方以固定位置。然后，将接收器安装在一把木椅上，位置位于受试者头部下方，距离发射器约六英寸处。现在启动数字化软件，并根据软件提示使用触笔测量电极位置。

现在可以使用 MR Locator 软件生成电极位置的三维头部模型。接下来，除了对原始 EEG 数据进行定位之外。一旦参与者的三维头部模型在计算机显示器上得到确认，即用电极凝胶填充帽上的电极孔。

然后将电极放置在主动双帽上每个预定义的位置。此时，最好让年长的受试者休息片刻。对于阿尔茨海默病患者尤其如此，他们可能需要频繁休息，以保持对实验任务的注意力和持续专注。

休息结束后，将电缆和面部电极插入放大器。接下来应在数据采集中检查电极的偏移水平，计算机需确认偏移水平在 25 微伏以内。

当所有电阻水平均符合要求且所有电极均无伪迹时，实验即可开始。本实验使用Bios semi-active软件采集和查看原始脑电图（EEG）数据。首先加载行为数据呈现文件，并输入被试编号。

实验软件会保存参与者的反应，并自动生成数据文件。实验运行结束后，检查并确保参与者坐在距显示器中心48英寸的位置。实验加载完成后，向参与者宣读行为指导语，并与其共同核对确认。

现在开始在采集计算机上保存原始脑电图（EEG）数据，然后在刺激呈现计算机上启动刺激呈现。

请安排一名研究人员准备在此处通过按钮盒为老年人或认知障碍患者输入反应。本实验首先进行学习阶段，参与者将看到一系列图片或词语，在行为任务期间需监控参与者情况，并评估其是否需要休息。所有行为刺激呈现完毕后，务必保存原始脑电图（EEG）数据文件。

接下来，将对测试阶段重复上述步骤，参与者将再次看到一系列图片或词语。在测试阶段，所呈现的项目中有一半来自之前的编码阶段，另一半为新项目。参与者需通过口头向研究人员报告来判断每个项目是“旧”还是“新”。随后，研究人员将通过按钮盒输入参与者的反应，以启动数据的后期处理。

在进行分析之前，原始数据必须首先经过处理，并通过数字滤波去除信号中的噪声和伪迹。首先使用 EMSE Suite 5.3 软件，需应用诸如无限脉冲响应和带通滤波器等时间滤波方法。

接下来，数据必须参考头部的某个点，在此选择常用平均参考。然后，数据需进行空间滤波，并对任何不良通道进行插值处理。对数据进行目视检查，并使用适当的滤波器。

最后，必须采用眼动伪迹校正方法，以校正信号中由眨眼和眼球运动引起的伪迹。此处显示的是轻度阿尔茨海默病患者与健康老年对照组在成功提取词语和图片信息时相关的额叶ERP活动。这些图像采集于刺激后300至500毫秒的时间窗口，该时段通常与概念加工或记忆熟悉性相关。

注意，图片在前后呈现时具有相似的新旧效应，但不同组之间词语的新旧效应有所减弱。因此，在完成对“旧”和“新”刺激的脑反应分析后，便可进一步轻松地进行统计分析，比较阿尔茨海默病患者组与健康老年人组之间的差异。在使用该技术时需牢记，患者往往容易移动身体并频繁说话，从而在信号中产生不必要的伪迹。

因此，重要的是要记住包含足够的试验次数，以便在因这些不需要的伪影而不得不舍弃某些试验时，仍有足够的数据进行可靠的统计分析。感谢观看。