海洛因成瘾戒断群体在MID任务中的奖赏期待与加工机制研究

发布时间：2020-06-07 08:23

【摘要】：长期滥用海洛因等成瘾药物会对成瘾者大脑内的各种认知加工回路产生严重损害,导致成瘾者在面对药物相关刺激时,产生异常强烈的觅药动机和用药渴求。而目前有关长期海洛因摄入是否会影响成瘾者对金钱等一般奖赏刺激的认知加工和行为调控的研究还比较少。本研究采用事件相关电位技术和脑源定位技术,通过金钱刺激延迟任务(Monetary Incentive Delay Task,MID任务)比较海洛因成瘾戒断者的奖赏加工机制与正常人群的差异,并深入分析了海洛因成瘾戒断者在奖赏加工各阶段的认知加工缺陷和脑区活动异常,为海洛因成瘾戒断者的奖赏行为异常提供理论依据。在数据处理阶段,针对无眼电参考环境下的脑电信号去噪问题,本文提出了一种基于离散小波变换、卡尔曼滤波和自适应噪声抵消方法的眼电伪迹自动去除模型,实现了在尽量保留真实脑电信息的前提下有效去除眼电伪迹的功能。本研究得出的主要结论有:1.本文基于已有的小波变换去眼电模型和自适应噪声抵消器模型,提出了一种基于小波变换、卡尔曼预测和自适应滤波技术的自动去噪模型。该模型利用原始信号经过小波变换后得到的各子成分的峰度值差异,对其进行阈值处理,从而提取出粗糙的眼电伪迹。然后利用卡尔曼预测技术,通过粗糙的眼电伪迹预测出精确的眼电噪声作为自适应滤波所需的眼电参考信号,最后通过自适应噪声抵消器实现对眼电噪声的去除以及对脑电信号的跟踪。本研究通过比较去噪后的模拟脑电信号和真实脑电信号的相近程度验证了模型的有效性。同时通过对比分析该模型与小波去噪模型、自适应去噪模型的眼电去除效果,从时域和频域验证了本模型的优点。通过以上分析,该模型能够快速有效地去除眼电伪迹,因此在随后的实验数据处理中我们应用该模型对实际采集到的脑电信号进行眼电伪迹的自动去除。2.在MID任务中,行为数据结果表明,成瘾戒断组对目标刺激的平均反应速度比正常组快,说明成瘾戒断组在面对目标刺激时更冲动。此外,成瘾戒断组对正性目标刺激的反应时显著短于对负性目标刺激的反应时,而这种差异在正常对照组中却没有出现,这可能是由于成瘾戒断组对即时奖赏投入了更多的注意资源却不关心潜在损失造成的。ERP统计结果表明,与线索认知加工相关的Cue-related P300成分在两组人群中不存在显著差异,而与结果期待相关的SPN成分的右半球偏侧化效应在成瘾戒断组中消失,与结果评价相关的FRN成分的波幅受奖赏线索极性的影响。源定位结果发现,海洛因成瘾戒断组与正常组在奖赏加工的各个阶段均存在脑区活动上的差异。因此我们可以认为海洛因成瘾戒断组对金钱奖赏的处理机制存在异常,他们在奖赏期待和策略调整方面的缺陷导致其在实验过程中对刺激的评估和对结果的预期出现加工异常。另外,海洛因成瘾戒断人群的前额叶、扣带回等脑区的异常活动将会使其在错误监测和反馈调节方面产生缺陷,导致他们不能基于环境信息和先前经验作出最佳动作响应。综上,本研究的结果表明海洛因成瘾戒断者在面对金钱刺激时存在只注重即时奖赏却忽略了潜在惩罚的冲动行为反应,ERP结果表明这种行为上的异常与成瘾者在奖赏加工各阶段存在的认知加工缺陷密切相关,源定位结果进一步揭示了这些认知加工缺陷与长期药物摄入损伤的奖赏相关脑区之间的内在联系。
【图文】：

示意图,脑电信号,节律,波形

图 2.1 脑电信号中各节律波的波形示意图脑电信号按照产生方式可以分为自发脑电 (Electroencephalogram, EEG) 和诱发脑电 (Evoked Potential, EP)。自发脑电是指没有受到任何物理刺激或任务指令时大脑的基线活动，是大脑处于安静放松状态下产生的稳定节律波。诱发脑电是指在任务刺激下大脑产生的能够代表某类心理活动的脑电信号，它能够将外界刺激引起的心理生理反应与脑电波形联系起来，是研究大脑神经机制和行为活动的可靠方法[56]。但单次采集到的脑电信号是一种连续且不规则的信号波形，其谐波成分非常复杂，只能反映出对大脑活动的粗略测量。而由特定任务诱发的脑电信号的幅值比自发脑电小得多，所以会淹没在自发脑电中。此外，实际采集到的脑电波形也无法显示出与认知处理相关的信息，如认知加工的起始和持续时间等。随着信息技术的飞速发展，，研究者们使用计算机将原始脑电信号进行分段叠加，然后利用脑电信号的统计特性从自发脑电中提取出携带有效信息的诱发脑电，为大脑高级认知功能的研究提供了客观有效的方法。

示意图,脑电,国际标准,示意图

记录电极的位置将按照国际脑电图学会制定的10-20国际标准导联放置准则进行安放 (图 2.2(a))。10-20 国际脑电记录系统是在经过大量的脑电信号采集研究后总结出来的一种被广泛认可的电极放置方法，整个系统以矢状线和冠状线为基础线按照 10%和 20%的距离进行划分。矢状线就是鼻根和枕外隆突的连线，将这条连线从鼻根处向后按照 10%、20%、20%、20%、20%、10%的距离进行划分，可以得到五个电极放置位置，依次是：Fpz（额极中线），Fz（额中线）、Cz（中央中线）、Pz（顶中线）和 Oz（枕中线）。冠状线就是两外耳道之间的连线，按照和矢状线相同的方法进行划分，将这条连线也从左向后按照 10%、20%、20%、20%、10%的距离进行定位，可以依次得到 T3、C3、Cz、C4 和 T4 五个电极放置位置。冠状线和矢状线将会在 Cz 点相交，所以通常将 Cz 点作为 10-20系统的基准点。然后以基准点 Cz 为圆心，以 Fpz、Oz、T3、T4 为圆周上的点画圆，在这四个点两两之间的圆周上等距离取 4 个点。然后再在 Fz、C3、Pz 和 C4这 4 个点两两之间各取一个点。按照左奇右偶的原则对左右脑区的电极进行命名，左半球为奇数，右半球为偶数。FCz 电极为接地点 GND，AFz 电极为参考点 Ref，这就是 10-20 国际标准电极的放置标准。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;R749.64

【相似文献】