摘要：目的 研究最小意識狀態(tài)（MCS）患者對不同速度音樂和喚名刺激的腦電響應(yīng)程度，觀察不同聲音對MCS促醒的影響，為選擇何種聲音作為促醒治療的刺激方法提供理論支持。方法 對21例MCS患者分別進(jìn)行3種聲音片段的刺激：音樂（快速，140BPM）、（慢速，80BPM）以及患者家屬喚名，同步記錄患者腦電波數(shù)據(jù)，分析3種聲音片段感知過程中 θ、α和β波段相對功率值（刺激時腦電波絕對功率值/安靜狀態(tài)腦電波絕對功率值）的差異。結(jié)果 3種聲音刺激的 θ波段相對功率值無顯著統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）；慢速音樂的α波相對功率值高于快速音樂及喚名刺激，且有顯著性差異（P慢vs快<0.05，P慢vs喚名 <0.01），慢速音樂的β波段相對功率值低于快速音樂及喚名刺激，且有顯著性差異（P慢vs快<0.05，P慢vs喚名<0.01）；快速音樂與喚自名刺激間無顯著差異（Pα波>0.05，Pβ波>0.05）。結(jié)論 聽音樂可提高M(jìn)CS患者皮層的信息整合能力，而快速音樂引起的腦功能皮層區(qū)之間的協(xié)同作用更強；MCS患者對喚自名刺激比音樂刺激的腦電響應(yīng)程度大。

關(guān)鍵詞：最小意識狀態(tài)；腦電圖；相對功率值；音樂速度；喚自名刺激

Abstract：Objective Electroencephalogram （EEG） response of minimally conscious state （ MCS） patient to different sound stimuli was explored to provide theoretical basis for clinical awaking therapy of patients in an MCS.Methods 21 patients in an MCS were enrolled in this study， patients were presented with 3 kinds of sound clips which were fast tempo music （140BPM）， slow tempo music （80BPM） and calling of patient’s own name by their next of kin， while recording EEG data simultaneously. relative power values （RPVs） of θ， α and β waves in EEG （absolute power values （APVs） in stimulation to APVs at rest） across three audio clippings compared and the schema of the variations of APVs in stimulation recognized. Results There was no significant statistical difference in RPVs of θ waves in three types of acoustic stimuli （P > 0.05）； RPVs of α waves under lento were higher than allegro or appellation from kin， with significant statistical differences （PL vs A < 0.05， PA vs AK < 0.01）； while RPVs of β waves were lower than allegro or appellation from kin， with significant statistical difference （PL vs A < 0.05， PL vs AK < 0.01）. However， there were no statistical differences in RPVs of both α and β waves under stimulation by music in allegro or appellation from kin （Pα > 0.05， Pβ > 0.05）. Conclusion Audition of music promotes the information integration by the cerebral cortex in patients with MCS， in which music in allegro fortifies the synergistic effects across the functional areas in cerebral cortex.； While，Stimulations by appellations from kin arouse greater variations of EEG in MCS patients than do music genre.

Key words：Minimally conscious state（MCS）； Electroencephalogram （EEG）； Relative power values （RPVs）； Tempo； Appellation from kin

最小意識狀態(tài)（minimally conscious state，MCS）是指患者有嚴(yán)重的意識改變，但其行為表現(xiàn)證明對自身和周圍環(huán)境具有很小但有明確認(rèn)知的一種狀態(tài)[1]。長期的意識障礙給患者的家庭和社會帶來沉重的經(jīng)濟(jì)和社會負(fù)擔(dān)，因此，開展MCS患者的促醒治療有重要的社會意義和臨床意義。

目前臨床上一般采用連續(xù)呼喚患者姓名和對患者定期播放音樂兩種聲音刺激方式[2-5]，EEG（Electroencephalogram）以其較高的時間分辨率，能夠靈敏地反映大腦的活動情況，具有安全、無創(chuàng)、能連續(xù)、動態(tài)、床旁監(jiān)測的特點，是研究MCS患者實時大腦反應(yīng)的理想工具。

本研究以最小意識狀態(tài)患者為研究對象，考慮到改變音速后的音樂聽起來不自然，挑選原始速度不同的音樂，同步記錄腦電數(shù)據(jù)，對MCS患者感知音樂速度及喚名刺激過程中引起的腦電功率值進(jìn)行分析，探討不同音速音樂和喚名刺激與MCS患者腦電功率值的內(nèi)在關(guān)系，為臨床實施聲刺激促醒治療提供參考依據(jù)。

1資料與方法

1.1一般資料 2013年11月～2014年11月徐州市中心醫(yī)院收治并依Aspen神經(jīng)行為協(xié)作組推薦診斷標(biāo)準(zhǔn)診斷為MCS患者的21例（男14例，女7例），年齡（49±17）歲，意識障礙持續(xù)時間（8.7±8.6）月；因嚴(yán)重顱腦損傷、腦卒中、缺血缺氧性腦病導(dǎo)致嚴(yán)重意識障礙持續(xù)3個月以上，均為右利手，既往無聽力損傷史，無神經(jīng)、精神及心肺肝腎等重大疾病史；病后以短暫的肌張力增加和/或眼球運動作為對外界聲刺激的響應(yīng)。實驗前均取得患者家屬書面知情同意。

1.2方法

1.2.1 聲音刺激片段的準(zhǔn)備 喚名刺激使用Gold Wave數(shù)字音樂編輯器采集患者親人呼喚其姓名的片段，將其編輯成每3s間隔一次、重復(fù)10次休息30s的聲音片段（即整個刺激片段長達(dá)60s）；選擇WAV格式的高品質(zhì)純音樂，慢速音樂選擇莫扎特的A大調(diào)單簧管協(xié)奏曲第二樂章，節(jié)拍為80BPM（Beats Per Minute）；快速音樂節(jié)選擇奧芬巴赫的康康舞曲，節(jié)拍為140BPM。剪輯音樂的60s高潮部分作為音樂刺激片段。

1.2.2腦電圖采集 采用上海諾誠電氣公司生產(chǎn)的16導(dǎo)便攜式腦電監(jiān)測儀，按照國際10～20系統(tǒng)電極法放置銀質(zhì)電極，用彈力帽固定，以雙側(cè)耳垂作參考。濾波通道0.5～30Hz，時間常數(shù)0.3，走紙速度3cm/s。

實驗選擇在患者自然覺醒期間，于安靜、溫度適宜的環(huán)境下進(jìn)行，采用3種聲音（親人呼喚患者名字、快速音樂、慢速音樂作為聲音刺激方法，以70dB的聲級，內(nèi)塞式耳機，雙耳同時播放編輯好的聲音片段。采集3種刺激前、后患者的腦電信號，采集時間持續(xù)5min。

由于患者意識障礙，為保證患者處于最佳覺醒狀態(tài)，同時避免長時間刺激產(chǎn)生疲勞帶來干擾，每次僅進(jìn)行一種聲音片段的刺激，每一患者分3次采集，每次采集前由同一名康復(fù)醫(yī)師使用國際認(rèn)可的CRS-R量表對患者進(jìn)行評估。

1.2.3腦電數(shù)據(jù)處理 實驗結(jié)束后，對刺激前后無偽跡、能代表腦電背景活動的腦電信號采用腦電圖儀自帶分析軟件對3個聲刺激階段和刺激前（即安靜狀態(tài)下）實時記錄的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉轉(zhuǎn)換，得出16個記錄電極各頻段的絕對功率，頻段劃分如下：δ（0.5～4Hz）、 θ（4-8Hz）、α（8～14Hz）、β（14-30Hz）。由于個體之間EEG差異較大，因此需對個體內(nèi)腦電數(shù)據(jù)變化值進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”處理，即針對每位患者，將聲刺激階段的腦電絕對功率與其相等時間內(nèi)靜息狀態(tài)下的腦電絕對功率相除，得到相對腦電功率。同時由于δ波易受眼電偽差（<4Hz）、心電偽差（1.2Hz左右）影響，因此本研究選取 θ、α、β波段進(jìn)行分析。

1.3統(tǒng)計方法 所有數(shù)據(jù)使用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，實驗所得相對腦電功率服從正態(tài)分布，相對腦電功率以（x±S）表示；經(jīng)Levene方差齊性檢驗，方差齊的數(shù)據(jù)選擇單因素方差分析，兩兩比較選用Tukey方法；方差不齊的數(shù)據(jù)選擇近似F檢驗，兩兩比較選用Dunnett T3方法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1安靜狀態(tài)下各波段腦電絕對功率值 經(jīng)Levene方差齊性檢驗，各組數(shù)據(jù)方差齊，對3種聲音刺激前安靜狀態(tài)下的腦電絕對功率進(jìn)行單因素方差分析，差別無統(tǒng)計學(xué)意義（F = 0.624～0.979；P = 0.382～0.539），即3種聲音刺激前患者基礎(chǔ)腦電水平無差別，患者狀態(tài)對后續(xù)試驗無影響，見表1。

2.2不同聲刺激下各波段腦電相對功率值

2.3 θ波腦電波相對功率值 MCS對3種聲音刺激的響應(yīng)程度不同，但3種刺激引起的腦電相對功率值差異不顯著（F = 2.263，P = 0.133），見圖1。

2.4 α波腦電波相對功率值 3種聲音刺激引起的腦電相對功率值有顯著性差異（F = 7.977， P = 0.001）；兩兩分析顯示：慢速音樂的相對功率值高于快速音樂與喚名刺激且有顯著性差異（P慢vs快=0.031，P慢vs喚名=0.003）；但快速音樂與喚名刺激間無顯著性差異（P快vs喚名=0.687），見圖2。

2.5 β波腦電波相對功率值 方差不齊，3種聲音刺激下腦電相對功率進(jìn)行F′檢驗顯示，患者對3種聲音刺激的腦電響應(yīng)程度不同且差異顯著（F = 6.167， P = 0.004）；選用Dunnett T3方法進(jìn)行兩兩分析顯示：慢速音樂的相對功率值低于快速音樂和喚名刺激且有顯著性差異（P慢vs快 = 0.016，P慢vs喚名 = 0.005），快速音樂的相對功率值低于喚名刺激但兩者間差異不顯著（P快vs喚名 = 0.910），見圖3。

3討論

最小意識狀態(tài)患者因長期臥床而造成感覺剝奪，抑制了中樞神經(jīng)功能的恢復(fù)，阻礙了大腦康復(fù)進(jìn)程。音樂和喚名刺激作為臨床聽覺促醒常用方法之一，通過增加上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)的活動，提高患者意識水平[6]。目前對音樂與喚名刺激促醒的單獨研究已有較多報道[7- 11]，但對喚名和音樂等不同聲音刺激引發(fā)腦響應(yīng)的研究較少[12]。就音樂速度感知方面，以往的研究一般都通過使用軟件人為地改變音樂速度，進(jìn)而探討健康人感知音樂速度的腦響應(yīng)機制[13-14]，但原始速度不同的音樂對MCS患者腦電波譜的影響尚未見報道。

音樂速度感知方面：音樂療法作為一種醫(yī)療手段由來已久，它通過協(xié)助個體生理、心理和情緒整合從而發(fā)揮其獨特的治療效應(yīng)。研究表明音樂調(diào)式可改變情緒，而音樂的速度（音速，Tempo）可影響覺醒[15]。本研究結(jié)果顯示：較快速音樂，慢速音樂誘發(fā)的θ波的相對功率值高于快速音樂但無顯著性差異，α波的相對功率值高于快速音樂，β波的相對功率值低于快速音樂。筆者認(rèn)為引起該結(jié)果的可能原因有以下幾點：

①研究表明，健康人α波段功率值與大腦活動程度呈反相關(guān)[13]，本研究2種實驗音樂都降低了患者α波功率（相對功率值<1），表明音樂狀態(tài)比安靜狀態(tài)激活了更多的腦活動，快速音樂α波相對功率低于慢速音樂說明快速音樂引發(fā)了更復(fù)雜的大腦皮層的信息處理過程。

②β波反映人腦的警覺狀態(tài)，健康人在做數(shù)學(xué)運算、語言加工和其他認(rèn)知活動中都觀察到β波的增高[16]。本研究2種實驗音樂都增加了β波功率（相對功率值>1），且快速音樂的β波相對功率值高于慢速音樂，說明聽音樂可提高M(jìn)CS患者皮層的信息整合能力，而快速音樂引起的腦功能皮層區(qū)之間的協(xié)同作用更強。③α波與β波段腦電功率變化結(jié)果提示：快速音樂引發(fā)了MCS患者更大程度的腦電活動，這可能與快節(jié)奏音樂的周期規(guī)律有關(guān)，對大量樂曲進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)快速音樂的的時間波段（旋律、和聲等）幾乎可以與腦頻率對稱，這種內(nèi)在周期性，可能產(chǎn)生共振并給腦帶來益處[17]。

④MCS患者腦損傷后背景腦電圖慢波（δ、 θ）增多，2種實驗音樂均增加了患者θ波相對功率值，慢速音樂高于快速音樂但無顯著性差異。慢速音樂以其寬裕的節(jié)奏感和悠揚的旋律讓人倍感輕松，由此使得低頻段的θ相對功率值增加，本研究結(jié)果表明MCS患者對外界有覺知能力并且存在有意識的感知過程。但由于實驗條件有限及患者的文化水平、對音樂的熟悉程度、刺激過程中是否產(chǎn)生疲勞等可能對實驗帶產(chǎn)生了一定的影響。

喚名與音樂刺激比較：自己的姓名是一條我們從嬰兒時期就開始頻繁處理并且被認(rèn)為是充滿感情的信息[18]。來自患者和正常人的神經(jīng)影像和電生理學(xué)方面數(shù)據(jù)顯示，喚名作為一種與自我高度相關(guān)的刺激，人們對它的反應(yīng)是特別的和強烈的 [19-20]，有關(guān)自己姓名的ERP研究也發(fā)現(xiàn)MCS患者對自己的姓名這種特征明顯的詞語有覺察能力[19]。本研究中MCS患者對喚名刺激的α波波段的相對功率值低于音樂刺激、β波段的相對功率值高于音樂刺激，反映了 MCS患者在聽到自己的名字刺激時激活了更強烈的大腦活動，這同時也是MCS患者存在對環(huán)境/自我感知的神經(jīng)電生理學(xué)證據(jù)。

音樂與喚名刺激作為目前MCS患者臨床護(hù)理中的常用方法，可以誘發(fā)患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動，但其神經(jīng)機制尚待研究。腦電分析方法的應(yīng)用，為研究意識障礙患者對外界刺激的腦響應(yīng)機制提供了神經(jīng)電生理學(xué)依據(jù)。根據(jù)MCS患者對不同聲音刺激的腦電波譜變化，為選擇何種聲音作為促醒治療的刺激方法提供理論支持。本實驗由于樣本例數(shù)較少，今后的研究應(yīng)擴(kuò)大樣本含量，細(xì)化聲音刺激的客觀標(biāo)準(zhǔn)（如速、旋律、聲壓強度、頻率，刺激的時間等），提高M(jìn)CS患者促醒治療的水平。

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編輯/馮焱