听觉事件相关电位变异性作为轻度认知障碍早期标志物的前沿研究

《IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems》：Variability in Sensory Event-Related Potential as an Early Marker of Cognitive Impairment

本研究针对轻度认知障碍(MCI)早期筛查的临床挑战，创新性地利用双通道前额叶脑电图(EEG)记录听觉事件相关电位(ERP)，通过对573名MCI患者和1295名认知正常(CN)老年人群的大样本分析，发现MCI患者在感觉加工(N1)和知觉加工(P2)阶段的试次间变异性显著升高，尤其在70-79岁人群中最具区分度。该发现为开发便携式MCI筛查工具提供了新的神经生理学指标，对痴呆早期干预具有重要意义。

　　

随着全球人口老龄化加速，神经退行性疾病带来的社会负担日益加重。轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment, MCI)作为阿尔茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)的重要前驱阶段，每年有8%-15%的进展为痴呆的风险。尽管神经心理学测试如简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination, MMSE)和首尔神经心理学筛查量表(Seoul Neuropsychological Screening Battery, SNSB)被广泛应用于临床，但这些方法存在学习效应、受教育程度干扰以及需要被试持续注意力等局限。尤其对老年群体而言，复杂的认知任务执行难度较大，亟需开发更客观、便捷的生物学标记。

在此背景下，事件相关电位(Event-Related Potential, ERP)技术因其毫秒级时间分辨率和对神经活动的直接反映，展现出独特优势。特别是感觉ERP成分（如N1和P2）作为前注意阶段的神经指标，较少受认知努力影响，更适合老年人群评估。然而，传统ERP分析依赖 trial（试次）平均曲线，可能掩盖了神经活动稳定性的重要信息。试次间变异性(trial-to-trial variability)作为中枢神经系统(Central Nervous System, CNS)完整性的指标，在注意力缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD)和精神分裂症研究中已显示出临床价值，但在MCI领域的探索尚属空白。

为突破这一局限，Joel Eyamu、Wuon-Shik Kim、Kahye Kim、Kun Ho Lee和Jaeuk U. Kim等研究者在《IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems》发表了题为“Variability in Sensory Event-Related Potential as an Early Marker of Cognitive Impairment”的创新性研究。该研究首次采用被动听觉范式，结合反应方差曲线(Response Variance Curve, RVC)分析方法，系统探讨了感觉ERP变异性在MCI筛查中的应用潜力。

研究团队采用横断面设计，从韩国光州阿尔茨海默病及相关痴呆队列(Gwangju Alzheimer's Disease and Related Dementias Cohort, GARD)中筛选出1056名合格参与者（736名CN，320名MCI）。所有参与者均完成SNSB-II和MMSE神经心理学评估，并使用NeuroNicle FX2便携式脑电设备进行前额叶双通道（Fp1、Fp2）EEG记录。实验采用被动听觉范式，呈现125-4000 Hz共8种频率的纯音刺激（50 ms duration，70 dB SPL），通过定制Python流程进行ERP预处理和特征提取。

关键技术方法包括：1）使用RVC算法量化单试次ERP方差（计算公式：Var(t)=1/nΣ[A_i(t)-μ(t)]²）；2）从N1（80-180 ms）和P2（150-300 ms）成分提取振幅变异性(AMPV)和曲线下面积变异性(AUCV)；3）通过多变量逻辑回归控制年龄、性别、教育年限和MMSE得分的影响；4）按年龄分层分析（<65、65-69、70-74、75-79、80+岁）的组间差异。

研究结果

感官ERP常规参数无组间差异

传统ERP振幅(AMP)和曲线下面积(Area Under the Curve, AUC)分析显示，MCI与CN组在N1和P2成分上均无显著差异（p>0.05），与既往研究一致。这表明单纯依靠平均ERP幅度难以区分早期认知损伤。

感觉ERP变异性显著区分MCI

变异性分析揭示关键发现：MCI组在N1-AMPV（t=-2.59, p=0.010）、N1-AUCV（t=-2.45, p=0.014）、P2-AMPV（t=-2.44, p=0.015）和P2-AUCV（t=-2.39, p=0.017）均显著高于CN组（Table II）。这些差异在调整混杂因素后依然显著，表明神经活动不稳定性是MCI的独立风险标记。

70-79岁为敏感检测窗口

年龄分层分析显示，变异性差异主要集中在70-74岁和75-79岁组（图3）。例如70-74岁组中，MCI的N1-AMPV差异达t=-2.73（p=0.007），而<65岁和≥80岁组无显著差异。这表明70岁年龄段可能是感觉加工稳定性衰退的关键过渡期。

变异性指标具有独立预测价值

多因素逻辑回归证实（图4），N1-AMPV的比值比(Odds Ratio, OR)在调整MMSE后仍达1.25（95%CI: 1.09-1.44, p=0.002），即AMPV每增加1个标准差，MCI风险上升25%。这表明感觉ERP变异性可补充传统神经心理学测试的不足。

研究结论与意义

本研究通过大样本证据揭示，MCI患者存在前注意阶段听觉感觉加工的系统性神经不稳定性，且这种异常在70-79岁群体中最具检测敏感性。其重要意义体现在三个方面：方法学上，创新地将RVC分析应用于被动感觉ERP，克服了主动范式对认知功能的依赖；临床价值上，为MCI筛查提供了不受教育水平和注意力影响的客观电生理标记；应用前景上，基于前额叶双通道EEG的便携方案，为社区和基层医疗机构提供了可行的早期筛查路径。

研究者同时指出，该发现的普适性需在不同族群中验证，且应考虑未矫正听力损失等混杂因素。未来工作应结合纵向设计，明确感觉ERP变异性对痴呆转化的预测效能，推动其成为神经退行性疾病早期预警体系的重要组成。