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A study of Interhemispheric interaction in patients with schizophrenia 摘要 目的:探索精神分裂症患者半球功能一侧化和两半球相互作用活动的特点。方法：被试为20 例符合CCMD-3诊断标准，以阳性症状为主的的男性精神分裂症患者和20名正常对照组。两耳分听实验三种条件（非注意条件、注意左耳、注意右耳）和半视野速示术在两个维度的任务难度水平和左、右单侧视野呈现和两视野同时呈现的三种方式分别对被试进行测验。结果：在两耳分听实验中，非注意条件时，精神分裂症患者为左耳优势，而正常人则表现为右耳优势；然而，在注意右耳条件时，成绩明显提高。但在注意一侧耳时，对另一侧耳的无关信息抑制能力减弱。速示术结果表明，在简单任务条件下，精神分裂症未见异常，而在最复杂任务条件下，显示两半球协同能力低下，并出现左半球错误率大于右半球。结论：精神分裂症患者两半球相互作用存在异常，在任务难度较高的条件下表现较为明显；双任务加工中的一侧化异常可能与两半球相互作用时对注意资源配置有关。南京脑科医院医学心理科陈建国 Abstract Objective:The purpose of the present study was to investigate the characteristics of brain functional lateralization and interhemispheric interaction in schizophrenic. Methods: The subjects were 20 patients with a CCMD-3 diagnosis of schizophrenia, and 49 healthy control subjects. They were tested with dichotic listening task under three attentional instructions(the nonforced condition, the forced-right condition and the forced left condition ) and visual half field tachistoscopic task under two dimensions of complex levels and three condition (left or right visual field , or simultaneously in both visual hemifields ). Results: The schizophrenic patients were a left ear advantage during the nonforced condition, while the healthy control group was a right ear advantage. The schizophrenic patients, however, increased dramatically during the forced-right condition as the healthy control group. When attending the one ear ,in addition, the schizophrenic patients show an inability to ignore irrelevant stimuli from the other ear. The schizophrenic patients showed impairments of interhemispheric cooperation during complex task processing on visual half field tachistoscopic task compared with the healthy control group, while they were showed no signs of impairments during simple task processing. Conclusions: These data show that schizophrenic patients can exhibit impairments of interhemispheric cooperation., which was obvious during more complex task processing especially. Their Functional lateralization deficit may be a lack of cooperation between the hemispheres during dual task processing. Keywords: Bilateral advantage; Functional lateralization; Interhemispheric interaction; Schizophrenia
前言
1、问题的提出 精神分裂症患者存在一侧半球功能异常，已被许多研究证实，表现为正常脑结构两侧不对称的消失或逆转[1，2，3，4]。以及左或右半球功能异常[5，6，7，8，9，10 11]。然而，这些研究结果有时相互矛盾。仅用一侧化异常难以解释精神分裂症较为复杂的病理现象。近年来，随着研究的深入，人们对脑功能一侧化的问题有了更深的认识，经历了从强调左半球的“优势半球”，到重新发现右半球在心理活动中的作用，再到近来重视左、右半球相互作用。如果说正常心理活动都是在大脑两半球功能合理的分工和协同的基础上完成的；那么也可以说，一切精神病患者的的病理心理或症状，必然要有大脑两半球不合理的分工与协同为神经机制，或者说两半球之间的整合障碍，就会导致心理活动的异常[12]。因此，近年来，研究者提出了精神分裂症患者存在两侧半球功能整合障碍的假说。并从以下的几个方面作了有意义的探索。 胼低体是两侧半球进行协同整合的重要通道，它的结构与功能的异常，可能会影响两半球之间的协同功能。精神分裂症病人的尸体解剖研究中发现，胼胝体宽度明显增加。Dimond提出了精神分裂症两半球整合异常的模式，认为精神分裂症可被看着为一种分离征候群，其症状与通过胼胝体的半球间的传输与转换失败有关[12]。功能脑成像研究也支持这一结论[6]。Stroop色字干扰测验效应的分视野呈现被用来研究精神分裂症和健康人半球间的功能关系，正常人表现出，在单侧和双侧呈现都有明显的色字干扰效应，而精神分裂症患者干扰效应明显减弱，提示患者两半球间沟通较差，互不干扰[13]。 一些行为学研究方法可将刺激在一侧半球内呈现或两半球同时呈现，用以检查一侧半球功能和两半球同时加工时的协同功能，是一种较为可靠的研究手段而被广泛应用。 应用半视野速示技术将语义材料（如词）呈现在左或右半球内，在正常人右利手被试中表现为明显的右耳优势，提示左半球的语言加工的优势[14]。用词和圆点作为刺激材料，在精神分裂症和正常人组中，分别呈现于左、右视野，结果圆点位置判断任务成绩，两组都表现明显的左视野（右半球）优势，而音节匹配任务中，精神分裂症患者表现为左视野优势，而正常人则为右耳优势[12]。据此，推测精神分裂症为左半球加工缺陷。但随后的一些研究得出不一致的结果，有的没有发现一侧化的异常[15, 16]。Beaumont [17]发现精神分裂症患者识别分别投射到左侧或右侧半球的信息与正常人无差异，但在比较同时投射到两侧半球的信息，即需要两脑之间进行比较（经胼胝体交叉），这时患者成绩较差，错误很多。据此，研究者认为，精神分裂症在加工涉及两半球的任务中的异常是两半球整合有缺陷的结果，这比在两个半球基础上更能解释。 双耳分听试验典型的发现是：两耳同时听到不同的声音时，在刺激驱动下，正常人表现出右耳优势[18]。提示左半球的语言加工优势。而精神分裂症患者则在刺激驱动下右耳优势的减弱或消失[7]；但是，这种经典分听实验模式下的结果不稳定，在正常右利手被试中仍有表现为左耳优势，或同一被试在不同的时间测验结果也有不一致。因此，Hugdahl K(2000)[19]有研究者对这种不稳定的一侧化现象提出注意的“一侧性的动态调节模式”。即注意指向一侧耳而导致该侧耳的优势。在经典的分听实验模式基础上，增加注意条件，即在两耳同时聆听时，注意一侧耳，只报告一侧耳的内容。结果在注意驱动下，正常人的耳优势随着注意而改变，即注意右耳时，呈现明显的右耳优势，注意左耳时，呈现明显的左耳优势。而精神分裂症患者在这一实验范式下，耳优势不能随着注意而改变，L¢berg et al. (1999) [7]认为，控制注意向右或向左转移的能力缺陷，与精神分裂症患者执行功能受损有关。 根据已有的研究，精神分裂症患者确实存在两半球功能一侧化异常和整合障碍。实际上，任何一种心理活动都是双脑协同的结果。一侧化的异常可能导致两半球功能的整合障碍；也可能是由于两半球协同功能异常的结果。就本质上说，精神分裂症是一种心理现象的异常，表现为患者心理过程及个性心理特征的失调，是大脑两半球之间或同一半球内不同机能区域之间协同功能失调的结果。因此，可以推测精神分裂症患者在大脑两半球整合活动上必定存在着异常。 本研究旨在对精神分裂症患者的大脑两半球相互作用的特点进行探究，有利于从这一角度揭示精神分裂症发病机制，为临床诊断、治疗提供理论依据；而且对最终揭示人脑的活动机制也有着重要的意义。
二、研究目的与假设 精神分裂症患者两半球的关系方面的研究主要在两个方面，一是针对半球功能一侧化的研究，二是两半球协同功能的研究。它可能涉及到左、右半球一侧认知加工能力和两侧同时加工协同能力。本研究将在先前正常人实验研究的基础上，运用被公认的，检查半球功能和两半球协同功能的实验范式 —两耳分听（注意和非注意条件）和半视野速示术（左、右视野单独呈现和两侧视野同时呈现）— 结合起来在同一组精神分裂症病人和正常人被试中进行实验研究，探索精神分裂症患者两半球间相互作用的特点。 根据以往的研究，本研究假设：1、精神分裂症患者脑功能一侧化模式存在异常。与正常人相比，在听觉和视觉两个通道上的测验结果都会出现一致的异常模式。2、精神分裂症患者两半球协同功能障碍。根据Banich[20]观点，两半球的整合功能与注意资源的调配有关。分听实验在注意条件下，在注意一侧耳的刺激，同时要抑制对侧耳的无关刺激，这需要两半球良好的协同才能完成。随着加工任务的难度增加，加工优势会由半球内一侧加工优势向两半球加工优势转就职。精神分裂症患者两半球相互作用异常时将会在这两方面与正常人之间存在差异。 三、 研究方法 （一） 研究对象 实验组被试：南京脑科医院确诊为精神分裂症住院男性病人20例，年龄20-35岁（平均26.95岁）所有的病人都符合CCMD-3诊断标准[21]，选择以幻觉和妄想症状为主，PANSS总分>60。排除标准：① 有听力障碍者 ② 有脑外伤史 ③ 神经系统疾病 ④ 有明显认知和语言损害的患者。采用李心天[22]利手测定十项标准。均为强右利手。 正常人对照组：选自南京师范大学和南京脑科医院职工20名，年龄20-39岁，（平均25.65）和受教育程度与实验组匹配。均为男性，右利手，听力、视力正常。 （二）研究方法 1、 两耳分听（dichotic listening）技术。让被试的两耳同时听到不同的声音刺激信号，然后要求被试口头报告听到的内容。根据Hugdahl[19]的实验范式，有三种注意条件：一是非注意条件，不给被试特别的指令，被试的两耳每次同时听到两种不同的声音刺激信号，然后要求被试口头报告听到的是什么，记录正确报告的结果及正确报告的顺序。二是注意右耳，只报告右耳听到的刺激。三是注意左耳，只报告左耳听到的声音。分听材料制作见蔡厚德[23]的研究。试验的顺序都是先进行非注意条件实验部分，然后完成注意条件的测试。注意左耳、注意右耳的先后次序进行被试间平衡，消除顺序效应。被试中的一半需将左右耳机颠倒过来听。每种条件都要进行二张字表测试。每张字表共40对字组，约3min听完。每张字表听完后间隔3 min继续听下一张。每位被被试共需听6次共6张字表的测听。 2半视野速示术（tachistoscopic method）是采用半视野速示自编实验软件（TVH）把汉字对分别呈现在左侧、右侧视野，以及两视野同时呈现，要求被试尽快而准确地作出判断，正确率和反应时反映加工水平面的两个指标。 任务的难度设置二个维度。一是判断类型。研究表明汉字的同/异判断有明显的异快效应[24]（蔡厚德）。 另一个维度是刺激本身的复杂程度。简单汉字的笔划设定在1-4划，复杂汉字的笔划在9划以上， 40个简单汉字，组成20对相同和20对不同的字组。另外40个复杂汉字，组成20对相同和20 对不同的字对。 在一安静的房间内，被试端坐于屏幕50厘米处，下颌置于头架上以固定头的位置。测试的准备状态为屏幕中央出现“请按启动键启动”的提示，此时被试可用拇指按下空格键启动测验，随即屏幕中央出现一“＋”字，被试须两眼凝视“＋”字符。1 秒钟后，随机地在屏幕的左侧或右侧呈现一对汉字，或两侧同时呈现各一个汉字。呈现时间为50ms。呈现的汉字位于偏心视角5度，大小为上下、左右各3.5度视角，一侧视野中上下排立的两个汉字上心距为4度视角。被试以手动按键方式尽可能快速而准确地作出判断。实验中一半的被试用左手反应，另一半被试用右手反应，以平衡用手对大脑半球功能的影响。另外，一半被试先完成简单任务测试，另一半先完成复杂任务的测试，以消除顺序效应。 四、研究结果 两耳分听实验结果显示，（1）在非注意条件下，正常人正确报告率和占先率均表现为明显的右耳优势，而精神分裂症患者正确报告没有右耳优势，占先率则为左耳优势。（2）精神分裂症患者在注意右耳时的成绩提高明显（p=0.002），而注意左耳时，成绩也有提高，但未达到显著水平（p=0.053）。(3)在注意条件下，精神分裂症患者对非注意耳的无关信息抑制能力比正常人明显低。 半视野速示术研究结果显示，（1）精神分裂症患者在汉字同/异判断时，错误率与正常人对照组无差异。但在反应时上，病人在完成“同”判断任务时反应时比正常人长。2）在任务难度相对较低的简单汉字判断条件下，两组没有差异，均表现“同”判断的两半球加工优势；左、右视野相比无显著差异。但在复杂汉字任务中，正常人两视野同时呈现时，“同”判断的错误率、反应时下降明显，而精神分裂症组两侧优势没有改善；左、右视野单侧呈现时，正常人组无差异，而精神分裂症患者显示明显的右视野错误率高于左视野，差异显著。表明在任务难度较大的情况下，才显示出左半球成绩下降、两半球的协同加工的增益效应不显著。 五、讨论 两耳分听经典发现，在正常右利手者通常表现为右耳优势。而精神分裂症患者表现为右耳优势的消失或减弱[24、8]，通常认为与左半球的缺陷，特别是颞叶功能减低有关。但在注意右耳的条件下，其右耳成绩明显提高，提示非注意条件下的耳优势的异常与注意有关。另外，在注意左或右一侧耳时，要求被试忽视对侧耳的刺激，在这双任务条件下，需要两半球协同才能完成。即对一侧耳目标刺激的注意和对另一侧耳的无关刺激的抑制。结果显示精神分裂症患者对无关刺激的抑制能力比正常人差。与文献报道致[25、26、27]。 最近，Hugdahl（2003）[28]认为，注意条件下两耳分听实验范式涉及到注意和抑制的执行功能。大脑两半球的机能活动是一个具有时间—空间动态特征的复杂的加工系统[29]。通过两半球的相互作用，根据半球对不同信息加工的特点，自动配置资源，从而获得最合理的反应。精神分裂注意在非注意条件下的右耳优势消失，而注意右耳时成绩明显改善，表明表明两半球在资源配置方面有异常。 Banich[30、31]等人一系列研究证实，在简单任务的加工中，半球内加工有优势，而复杂任务计算加工中，半球内加工优势减弱，呈现出两半球加工优势。本研究正常人同判断时两半球优势明显也进一步验证了Banich的结论。 B. Mohr(2000)[32]采用词和伪词作为刺激材料，分别单独呈现在左侧视野、右侧视野以及同时呈现在两侧视野，被试需要对所呈现的刺激是词，或是伪词作判断。结果显示，精神分裂症患者与正常对照组比较，都表现词加工的左半球优势，但是，正常人组两侧视野同时呈现时,词判断的正确率明显高于单侧视野（左或右视野），而精神分裂症患者两视野加工未见优势。提示精神分裂症患者两半球相互作用的异常。本研究在同/异判断类型基础上，用简单汉字和复杂汉字区分任务的难易度，结果显示，在简单任务条件下，精神分裂症患者也呈现两侧半球加工优势，与正常人组无显著差异。但是，当任务难度增加时，正常人在复杂汉字的加工中，两半球协同加工效率增益更为明显，“同”判断的两半球协同加工的成绩与“异”判断的两半球加工的成绩一致。而精神分裂症患者在复杂任务的条件下，两半球加工优势未能随着任务难度增加而进一步改善。 本研究结果显示，正常人在汉字的“同/异”判断中，没有出现明显的右视野（左半球）优势，与Mohr（2000）[32]词与伪词判断中，词的辨认的右耳优势不符；也与本研究双耳分听实验中呈现的右耳优势结果似乎有矛盾。这可能与汉字的特点有关。汉字为象形文字，同时实验要求被试只作汉字的形的同/异比较，不涉及汉字的音、意方面的内容，所以，它更多地反映了右半球的加工优势[33]。这与我们先前的研究[34]报告一致。精神分裂症患者在简单汉字的比较中左、右视野无差异，但在复杂汉字的“同”判断错误率，左、右视野差异显著。右视野的错误率更高，提示在加工任务难度较大的情况下，才显示出左半球功能不足。 总的说来，本研究的结果提示：1、精神分裂症患者两半球相互作用存在异常。2、在任务较难度的条件下显示出异常。3、认知加工中的一侧化异常可能与两半球相互作用时对注意资源配置有关。 本研究初步结果对今后进一步研究有一定的启示。1）精神分裂症两半球整合功能异常是否与额叶的执行功能有关。它们都是通过对注意的调节而影响高级认知活动，应把这两个方面结合起来研究。2）研究精神分裂症患者两半球相互作用特点，应将行为学研究同功能成像技术结合起来，以了解功能与结构异常的关系。3）今后的研究还需要增加对左利手病人、女性病人、和以阴性症状为主的病人的研究，验证本研究结果是否也存在于其它不同的病人中。 |
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