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事件相关电位(ERP)在临床心理学中的运用
发布者:admin 发布时间:2019/6/30

美国佛罗里达州立大学生物医学科学系在Annual review of clinical psychology杂志发表文章,综述了事件相关电位(ERP在临床心理学中的运用。ERPs是对大脑活动的直接测量,可用于临床研究。它们可与连续的个体差异和分类诊断联系,以阐明相关疾病和特征之间的相似性和差异性。ERPs可以与遗传风险相联系,作为发育轨迹和应激反应的调节因子,还可用来识别那些有更高精神病理学风险的人,尤其是当与其他神经和自我报告测量方法结合使用时。ERP可以为精神病理学的发展和风险提供模型。最后,ERP可作为现有和新干预、预防工作的目标。综述表明ERP将在识别、预测、治疗和预防精神障碍方面做出更大的贡献。

关键词:神经科学、ERPs、生物标记、精神病理学、ERN(错误相关负波)

本篇综述关注ERPs的临床效用。ERPs是对大脑活动的直接测量,可用来研究个体内和个体间的区分性神经过程。为了更全面地说明ERPs的潜在临床应用,该研究关注一个示例:与焦虑症相关的错误相关大脑活动。我们考虑ERPs在临床心理学和精神病学中的特殊用途:从被试间的横断研究得出的跨诊断的神经相关性,到纵向研究中预测精神病理学的神经风险生物指标,再到新的干预目标。在此背景下,我们提供了全面的路线图,以指导神经科学研究走向临床应用,并提出ERP数据在未来可能进一步利用的方法。

 

      ERPs

    EEG是在头皮上记录的,但EEG会受到大脑活动有意义变化以及各种噪声源的影响,解释起来很困难。而ERP是更好地了解大脑功能的一个方法(当EEG被锁定到特定事件时,产生的电位变化被称为ERPs)。值得注意的是,ERP反映有意义大脑活动和噪音的混合,而通过平均试次,对相同或相似事件进行锁时,可以增加信噪比Fig.1)。


ERP优势:

1ERP是对神经活动的直接测量;

2)简单平均EEG试次通常足以使ERP可视化,并且ERP趋向于稳定可靠;            

3)很好的时间分辨率,可测量和分析许多早期神经反应;

4)相对便宜,收集速度快;数据收集便携,可在各种环境下进行,不需要特别广泛的培训;储存不受限制;数据分析相对较快;ERPs可以在大范围的年龄范围内进行测量,并且有相对较少的禁忌症;

5ERP从被试内到被试间的比较需要具有良好心理测量特性的测量方法,研究人员已经开始报告ERPs的内部一致性和重测信度。

6ERPs可以用于区分临床群体和预测精神疾病的发病。


ERPs的劣势:

1ERPs的特定神经源或神经发生器作出准确判断较为困难;

2ERP的确切心理意义受到争论;

3)数据处理和分析过程中必须做出许多选择(滤波、参考、伪迹去除等),总的来说,数据分析没有任何的黄金标准;

4)量化ERP意味着对一些数据点进行加权,可能存在潜在的I型错误;

1flanker任务的ERP,错误相关负波ERN

a)单个正确和错误试次在额中央(FCZ)的反应锁时的ERP效果。

b20个错误试次和20个正确试次叠加平均后的ERP效果。

c20个被试的ERP效果。

d0-100ms之间的ERN的头皮分布情况。


ERPs:个体差异的相关

分组比较:临床神经科学的经典实验设计是比较正常组和疾病组:两组之间的神经差异被解释为与这种疾病有关。然而,个体水平上,一些对照组个体看起来更像是疾病组,反之亦然。相对简单的组间研究留下了许多未解之谜:组间差异是否反映了共病诊断或由某种特定疾病引起的更普遍的损害?特定ERP是如何划分精神病理学界限的?ERN与强迫症和特定焦虑症密切相关,但在一系列的研究中,发现并发的MDDmajordepressive disorder, 重度抑郁症)抑制ERNGADgeneralized anxiety disorder广泛性焦虑障碍)之间的关系。这表明常见的并发症可能对ERPs产生与正常组被试相反的影响,因此ERPs可能为构建精神病理学的模型提供信息输入。研究结果进一步表明GADOCDobsessive-compulsive disorder, 强迫症)和SAD患者的ERN增加并不仅仅反映心理压力或广泛损伤,否则,我们可以肯定地看到MDD患者的ERN增加。  许多患者正在接受某种形式的治疗,这增加了治疗(尤其是药理学治疗)可能导致ERP明显的组间差异。在实验设计方面,可以选择只包括目前诊断为没有服用药物的患者来避免。然而,这并不排除多年服用某些药物能导致ERP差异的可能性。因此,包括接受药物治疗患者在内的组间研究需要仔细考虑精神活性药物和其他化合物的当前和过去可能的使用情况。

连续变异性:精神病学研究基本上假定只有两种类型的个体:疾病组和正常组。但组间研究可能把符合疾病组标准的患者当作健康对照组。另一种方法是测量ERP-ROI与症状、特征或其他的个体差异测量指标(量表)之间的关系,类似于相关方法。多项荟萃(元)分析表明,ERN与特质焦虑自我报告水平的持续变异性有关,且效应量中等,这与上文所述的组间研究基本一致,因为以高特质焦虑为特征的多种障碍已被证明具有更高的ERN。另外,采用连续方法来理解个体差异可以同时研究感兴趣ERP与多种表型之间的关系。还可以研究跨疾病的神经过程。

见解和问题:个体差异与特定ERP测量之间的关系很可能是多对一;即一个ERP会受到多个特质和状态的影响。此外,相关表型可以以相反的方式影响ERP通过使用精心设计的组间比较或使用基于回归分析的大样本连续测量来证明抑制效应。

 

ERPs:精神病理学风险的测量

高风险个体的研究:ERP变化是在紊乱开始之前还是仅仅在紊乱开始之后才明显?这个问题也与内表型的概念有关(内表型是一种相对简单和不可观察的特征,它介导了从遗传易感性到疾病显性表达的复杂途径的一部分)。作为一种内表型的功能指标,它应该与疾病密切相关,可遗传,独立于当前症状状态,并在受影响家庭中发生率较高。内表型的概念最近受到批评,主要因为在寻找与精神疾病相关的特异功能基因方面没有帮助。尽管如此,内表型方法已被证明是卓有成效的指导研究,系统地测试了ERP作为复杂的、基因决定的精神疾病风险指标的效用。

前瞻性研究:使用大样本和纵向实验设计来确定随着时间变化,ERP是否能够预测症状的变化?但这些研究昂贵、费时,应合理积累数据。当使用ERP来预测谁有发展为精神病理学的风险时,检查ERP是否能提供预测能力是很有必要的。例如,多项研究证明ERN在描述孩子在6-9岁会变得焦虑方面具有独特的预测能力ERP可用来预测诊断状态的变化。其他研究表明,ERPs可能也有助于预测症状维度的变化。未来的工作应该检查ERPs的组合在多大程度上可以预测新发诊断以及测量持续症状的发展。一些研究还表明,ERPs可以作为调节因子来描述发育轨迹。ERP可以帮助描述临床和非临床的轨迹,甚至在风险增加的个体中也是如此。除此之外,ERPs还可以用来更好地理解谁在面对生活压力事件时,症状会增加。这可能对那些可能经历压力事件的人群特别有用(如孕妇、军人、急救人员等)。

见解和问题:仅依靠自我报告和面谈来检测风险的方法是有限的,因为只可能评估个人已经经历(或过去经历过)的症状,而且使用报告家族史是不精确的。有必要确定那些在疾病发作之前就处于危险中的人,特别是早期干预策略对其更有效的幼儿。对高危人群和前瞻性研究都表明,即使考虑到基本症状,ERPs也能帮助识别哪些人的精神病理学风险增加。有可能使用ERPs来确定谁在经历压力生活事件或创伤后症状增加的风险最大,并利用这些信息来实施预防策略。   

1)可以结合多种基于EEG的测量来更好地预测风险。此外,多种基于EEG的测量方法或相应的生物特征可与已知和确定的风险因素(症状、精神病学史)结合使用,以更好地识别风险最大的个体。

2)这种方法也为ERPs在现实世界中的应用提供了范例:与其收集所有人的EEG数据,还不如只在另一些更容易实施的指标上超过阈值的个体中检测与风险相关的ERPs只对那些在更容易把握的指标上超过阈值的个人进行与风险相关的ERP检查可能是最有意义的

在预测方面,目标是识别预测症状风险的ERPs,然后建立风险检测的阈值和建议。在发展风险指标的情况下,需要根据年龄来确定ERP的截止时间,特别是因为许多ERP在发展过程中会发生变化。此外,还需要做更多的工作来确定可在应用设置中以最有效方式诱发ERP的标准任务,以便能够跨设置比较ERPs,并使用标准阈值。由于任务难度,不同年龄可能需要不同的任务。

 

ERPs:风险的发展性机制

发展性变化及模式:ERPs是绘制正常发展和精神病理学发展轨迹的理想方法。尽管ERP在整个发展过程中可能会发生变化,但它们可以在儿童早期进行测量。使用ERPs来测量儿童时期的大脑活动也可能为心理病理学的发展模型提供信息。例如,尽管许多理论模型强调恐惧的发展变化,但大多数模型没有考虑恐惧在整个发展过程中现象学表现的潜在变化。有研究表明情绪恐惧的增加与6岁时的ERN减少有关,与9岁时的ERN增加有关:气质决定了错误监控中涉及的神经系统的发展轨迹。ERPs可以通过添加超出儿童或父母报告的和超出行为可观察到的信息来帮助建立与精神病理学发展相关的模型。

潜在机制:基于实验室的ERP操作可以帮助我们更好地理解个体差异和精神病理学。例如,一旦确定了ERP与心理障碍或个体差异之间的联系,研究人员通过研究ERP如何受到模拟环境因素的实验室操作的影响,以及基于实验室的操作是否可能改变个体差异,从而取得新的进展。ERPs可以与环境或基因多态性联合进行研究,用来描述复杂的机制,包括基因和环境因素,这些因素是精神病理学发展的基础。

见解和问题:ERPs可用于研究正常发展以及早期出现的个体差异和精神病理学;事实上,理解ERPs的正常发展变化在临床相关研究中尤为重要。有临床意义的研究将需要解决与发展和个体差异有关的进一步问题,包括何时ERPs最能预测结果和变化?ERP在特定年龄更具可塑性吗?这些问题需要更多的大样本纵向研究来开始解决发展和个体差异交叉产生的复杂问题。我们已经提供了一些证据,关于ERP如何为精神病理学的发展模型提供信息,并将其整合其中,即ERP如何提供自我报告和观察法无法提供的有价值的信息。同样,我们将ERP置于更广泛的心理学理论中,以探索有关何时以及如何发展ERN的潜在机制。

 

ERPs:治疗相关的研究

治疗前后设计:治疗是否能够使过度活跃的ERPs正常化,以及ERPs是否能够预测治疗反应的程度。为了回答这些问题,治疗结果研究可以包括治疗前后的ERP测量。ERPs可用于指导开发更有针对性和更新颖的干预措施。

干预和操纵的新目标:与其试图确定治疗的整个过程是否能改变ERP,另一个策略是首先检查干预是否能在单个实验阶段内影响感兴趣的ERP

新干预措施的目标:与其专注于现有的治疗方法,并试图改变某种特定的症状或综合征,还不如针对与精神病理学和风险相关的ERP,发展真正新颖的干预手段。生物指标应该与疾病原因密切相关,如影响生物指标的操作会影响临床结果。

1生物指标定义工作组建议,生物指标作为治疗的潜在目标,应该在动物模型中进行研究,以帮助开发药物干预

2利用大脑刺激技术和神经反馈来发展直接针对ERP的干预措施。生物反馈在临床心理学中有着悠久的历史,研究表明基于EEG测量方法可以成功地应用于神经反馈训练来改善症状。

3)对潜在的脑机接口的研究已经利用ERP来执行各种任务,包括拼写。这样,就有可能使用基于ERP的生物反馈来针对潜在的风险机制。

见解和问题:ERPs可以很容易地整合到传统的治疗研究中,因为它们既可以作为临床变化的有关的检验,也可以作为临床变化的预测因子。如果ERPs能够预测与治疗相关的反应,那么它们就可以用来识别那些对治疗反应最好的病人,或者帮助病人分配到特定的治疗。ERP可以用来决定什么治疗对谁最有效。如果ERP是机械性的,并能指示与疾病有因果关系的过程,那么影响ERP的操作应该会影响临床结果。据我们所知,药理研究也没有将ERPs作为潜在的靶点。此外,大脑刺激和神经反馈可能提供更多和更直接的方法来改变ERP


2ERPs在临床上的研究蓝图

总结:

ERPs是一种稳定的、直接的神经测量方法,具有良好的心理测量特性,可用于研究发育过程中的心理病理学和个体差异。

特异ERP可能与多种表型和疾病有关,可以阐明疾病和特质之间的相似性和区分性。

ERPs可以通过家庭研究和前瞻性设计来研究其与风险的关系

ERP可能是遗传的,但环境经验塑造了神经活动和精神病理学的风险。

ERPs可用于发展和测试风险模型和机制,包括精神病理学的发展模型。

ERPs可用于预测治疗反应,也可能是发展新型治疗方法的可行靶点。

 

原文:

The Utility of Event-Related Potentials in Clinical Psychology. 

Annual review ofclinical psychology15, 71-95.

如需原文,请加微信:siyingyxf索取。



 

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