人類C-LEPs提取方法及最優(yōu)參數(shù)設(shè)置.pdf

1、疼痛是一種廣泛的人生體驗(yàn)，貫穿人從出生到死亡的整個(gè)一生。國(guó)際疼痛研究協(xié)會(huì)認(rèn)為疼痛是大腦編碼和處理傷害性刺激，避免潛在的或?qū)嶋H的組織損傷的一種保護(hù)功能。疼痛包含四種成分:傷害性感覺(jué)成分(nociceptive component)、感覺(jué)辨別成分（sensory-discriminative）、動(dòng)機(jī)-情感成分（motivational-affective component）和認(rèn)知-行為成分(cognitive-behavioralcomp

2、onent)。從疼痛的定義和成分我們可以看出，疼痛涉及生理、社會(huì)和心理等多方面的因素，這不僅表明了疼痛的主觀性和復(fù)雜性，同時(shí)也說(shuō)明疼痛研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　人體內(nèi)傳導(dǎo)傷害性信息的神經(jīng)纖維主要有Aδ纖維和C纖維。Aδ纖維和C纖維傳導(dǎo)傷害性信息的速率不同。相對(duì)于C纖維，Aδ纖維的傳導(dǎo)速率較快。在施加傷害性刺時(shí)，通過(guò)Aδ纖維對(duì)傷害性信息的傳導(dǎo)，人體會(huì)產(chǎn)生第一次疼痛感覺(jué)，即一種類似于針刺的短暫性和極為局部性的疼痛感覺(jué)。傷害性信息在

3、C纖維上的傳導(dǎo)，人類會(huì)產(chǎn)生二次疼痛，它是較遲的彌散性疼痛，類似燒灼的感覺(jué)。
　　激光刺激器可以有效的引發(fā)實(shí)驗(yàn)性疼痛，已被廣泛的應(yīng)用于疼痛研究。腦電(electroencephalography，EEG)技術(shù)的發(fā)展也為疼痛研究提供了更好的研究手段。較強(qiáng)烈的激光輻射熱脈沖可選擇性激活皮膚淺表層中的傷害性游離神經(jīng)末梢，誘發(fā)EEG活動(dòng)的變化，即激光誘發(fā)電位(laser-evoked potentials，LEPs)。
　　傷害性信息

4、通過(guò)Aδ纖維的傳導(dǎo)而產(chǎn)生的LEPs稱為Aδ-LEPs。至今，研究者共挖掘出Aδ-LEPs的六個(gè)穩(wěn)定成分，即時(shí)域上的Aδ-N1、Aδ-N2、Aδ-P2、Aδ-P4波，時(shí)頻域上神經(jīng)振蕩節(jié)律成分alpha頻段的事件相關(guān)去同步化(event-related desynchronization，α-ERD)和gamma頻段的事件相關(guān)同步化（event-related synchronization，γ-ERS）。實(shí)際上，Aδ-LEPs被認(rèn)為是評(píng)估

5、患者傷害性傳導(dǎo)通路功能是否完善的最為有效的診斷工具。
　　Aδ-N1潛伏期約為刺激后160 ms，可能起源于刺激的初級(jí)軀體感覺(jué)皮層(primarysomatosensory cortex，SⅠ)以及對(duì)側(cè)蓋島葉皮層(operculoinsular cortex)的電生理活動(dòng);負(fù)-正復(fù)合波Aδ-N2/P2峰值大約出現(xiàn)在刺激后200-350 ms，且在頭頂電極(Cz)的波峰幅值最大，可能反映了雙側(cè)次級(jí)軀體感覺(jué)皮層(second soma

6、tosensory cortex，SⅡ)、雙側(cè)腦島(insula)以及前部/中部扣帶回(anterior mid-cingulate cortex，ACC/MCC)等皮層的電生理活動(dòng)。刺激手背時(shí)，Aδ-P4峰潛伏期約為390-410 ms，頭皮和溯源結(jié)果表明Aδ-P4波主要產(chǎn)生于對(duì)側(cè)SⅠ的電生理活動(dòng)。
　　傷害性信息通過(guò)C纖維的傳導(dǎo)而產(chǎn)生的LEPs稱為C-LEPs。在過(guò)去的三十年間，研究者花費(fèi)了很大精力來(lái)設(shè)計(jì)精巧的實(shí)驗(yàn)以便可靠檢測(cè)

7、人類的C-LEPs，如用直徑非常小的激光束（相對(duì)于Aδ纖維，C纖維密度更大）;用止血帶法壓迫神經(jīng)阻滯有髓鞘纖維;利用相對(duì)于Aδ纖維，C纖維有更低的熱閾限，來(lái)調(diào)整刺激強(qiáng)度等。然而，所有這些方法很復(fù)雜，難以實(shí)施或需借助于較弱的C纖維傳入（如低能量刺激激活較少的傳入纖維），結(jié)果得到的C-LEPs信噪比很低。
　　本文明確提出了在Aδ-LEPs存在的條件下提取C-LEPs的最優(yōu)刺激參數(shù)和實(shí)驗(yàn)范式:在一個(gè)小的皮膚區(qū)域內(nèi)施加80次以上的多強(qiáng)度

8、刺激。該方法簡(jiǎn)單可靠且無(wú)需選擇性阻滯Aδ纖維的活動(dòng)。通過(guò)對(duì)激光熱刺激誘發(fā)的EEG響應(yīng)實(shí)施波峰校準(zhǔn)（peak alignment）和時(shí)頻分解(time-frequency decomposition)，本文描述了C-LEPs的多重響應(yīng)特征，包括C-LEPs依賴于刺激能量和主觀感知的特性。當(dāng)刺激能量大約達(dá)到個(gè)體的一次快疼閾限時(shí)，C-LEPs的信噪比最大;當(dāng)刺激能量從個(gè)體的感受閾限增加到一次快疼閾限時(shí)，研究者就可刻畫反映C纖維通路功能的刺激—