fMRI在诊脉与情景记忆相关性研究中应用的思考 | ![]() |
脉诊学习普遍存在“心中易了,指下难明”的困境。齐向华教授提出“诊脉需启动情景记忆”假说,遵循认知心理学规律,制订了一套新型、科学的脉诊学习模式,即基于认知心理学的“脉象要素训练”脉诊教学方法,克服了传统脉诊教学的不足。该教学法已培养硕士及博士研究生近80人,通过培训班、学术会议、网络课堂等其他途径学习者更是多达数万人,显示了良好的学习效果。fMRI分辨力高,检查过程无创伤性,可作为验证“诊脉需启动情景记忆”假说的重要手段。
1 情景记忆在诊脉训练中的作用至关重要 1.1 情景记忆与语义记忆涵义记忆是在头脑中积累和保存个体经验的心理过程,是人脑对外界输入的信息进行编码、存储和提取的过程。信息经过充分、深度的加工后,在头脑中长时间保留下来,称为长时记忆,包括情景记忆和语义记忆。其中,情景记忆是指人们根据时空关系对某个事件的回忆;而语义记忆是人们对一般知识和规律的记忆,与特殊的地点、时间无关,它表现在单词、符号、公式、规则、概念这样的形式中[1]。划分情景记忆与语义记忆的一个重要标准是自我觉知[2]。从情景记忆中提取信息时伴随着一种温暖亲密的情感,人们在主观上重新体验经历过的事件时,所伴随的这种具有个人色彩的意识状态就是自我觉知。语义记忆涉及一般知识,虽然语义记忆抽取信息迅速,常无需搜索,但是缺少个人色彩,如中华人民共和国的首都是北京。
传统的脉诊教学方法过分强调理论知识的掌握,如熟练背诵“紧脉,脉来绷急,状如牵绳转索”、“革脉,浮而搏指,中空外坚,如按鼓皮”等,重视传统脉象的概念而缺乏实践锻炼。因此,长时记忆以书本记载的、普遍接受的语义记忆类型为优势,很少甚至未能形成具有个人色彩的情景记忆,导致脉诊技巧差。为提高诊脉技能,齐向华教授提出“诊脉需启动情景记忆”,并在专著《系统辨证脉学培训教程》中指出:“在学习诊脉时逐一体会并将各种物理性质的感觉形成长时间的‘情景记忆’非常重要,是进一步学习脉诊的基础”。
1.2 情景记忆与语义记忆脑区定位情景记忆涉及脑区非常复杂,不同刺激激活脑区也有差异。如汉字情景记忆的编码和提取加工主要激活前额叶、颞叶、顶叶、枕叶及小脑等相关脑区,且情景记忆的编码与提取加工激活脑区不完全一致,提示两者相应的神经机制有所差异[3]。诊脉常用感觉为触觉,触觉刺激相关的情景记忆研究较少。本项目前期以脑电图为手段,对分别接受“脉象要素训练教学方法”和“传统脉诊教学方法”2组志愿者进行脑电检测,前者较后者学习效果好。后者右后颞α2频段功率谱平均值下降,右中央、右枕、右颞部β2频段功率谱平均值增加,提示在诊脉时可能启用了语义记忆;在左枕叶α1频段功率谱平均值下降,额极β1、β2频段功率谱平均值增加,与情景记忆脑区部分重合[4]。脑电检测的优势在于时间分辨率好,可达毫秒级,但是空间分辨率差,一般为数十毫米级,难以对脑区进行精确定位。fMRI空间分辨率高,达到毫米级,是认知神经科学中应用最广泛的方法,可应用于诊脉者诊脉时激活脑区的定位。
2 fMRI可成为研究诊脉与情景记忆相关性的重要手段 2.1 fMRI概念与分类广义上fMRI包括BOLD、PWI、DWI、DTI及MRS等。狭义上fMRI特指BOLD。据Smith等[5]报道,应用fMRI作为研究手段的文献迅速增长,仅在2010年1年就超过1 500篇,远超过肌电图或脑电图。根据扫描时执行任务与否,可分为任务态fMRI和静息态fMRI。任务态扫描时受试者接受或进行某种刺激,需密切配合执行试验任务;若受试者配合不佳则研究结果不准确。静息态fMRl扫描时受试者静卧闭眼,保持全身放松不动,无需执行任何任务,反映基础状态大脑功能的病理生理变化。根据不同脉学研究目的和受试者配合程度,选择相应的试验方法。就触觉研究而言,刘宇清等[6]总结了fMRI在触觉系统研究中的应用进展,认为fMRI可显示不同触觉刺激条件下脑功能激活区域的部位,为触觉系统相关脑区定位提供可能。
2.2 fMRI特点和优势①空间分辨力高。在几种脑功能成像技术中,fMRI空间分辨率为毫米级,远较PET(数十毫米级)、SPECT(数十毫米级)和事件相关电位(ERP)(数十毫米级)精确,与脑磁图(MEG)(毫米级)近似。目前能行fMRI检测的医院和研究机构越来越多,但拥有MEG设备的研究机构较少。有研究[7]采用1.5 T MRI显示大脑神经活动区域主要在静脉沟上,其直径在1 mm以下。为进一步提高空间分辨力,使用高磁场强度是一种途径,现在临床研究普遍应用3.0 T MRI,更高场强MRI存在设计困难和对被试者伤害的缺点,尚未临床应用。使用对比剂是另一种途径,但由于需要注射对比剂,目前应用较少。采用3.0 T MRI采集BOLD信号,BOLD信号可反映神经活动变化的位置,即定位活跃脑区。如我们采用fMRI探索思虑过度状态患者异常脑区,采用局部一致性(regional homogeneity,ReHo)分析数据,在P<0.05、连接规则为边连接和alphasim校正前提下,可明确将思虑过度状态脑功能异常脑区定位于左侧颞叶内侧、右侧胼胝体下回、左侧下后扣带回、右侧额上回[8]。进一步可研究ReHo差异脑区与全脑功能连接的变化,我们对偏头痛风火候患者静息态fMRI的研究即是采用这种模式[9]。脉诊研究中,fMRI的高空间分辨力,有助于对诊脉过程涉及的脑功能网络进行更为精确的脑区定位,深刻揭示脉诊过程的高级脑功能活动。②操作过程无创性。与其他认知活动实验相同,诊脉思维过程研究需在活体进行,并尽可能减少受试者所受伤害。因此,测试手段的无创性非常重要。脑fMRI的基础是血流动力学与脑神经活动间存在密切联系。BOLD效应基本原理和生理基础为:当神经元活动时,局部脑耗氧量与脑血流量均增加,但脑血流量增加幅度大于耗氧量增加幅度,导致局部脑组织去氧血红蛋白含量相对减低。去氧血红蛋白是顺磁性物质,其含量降低引起T2WI信号增强,即T2WI信号能反映局部神经元活动。fMRI检测的是人体固有的去氧血红蛋白含量变化,无需注射外源性对比剂,具有无创性特点,受试者易接受,使反复扫描容易实现。诊脉过程中不同感觉的转换、不同手指接触部位的变化都会影响脑区激活情况,多次扫描以观察不同状态下脑功能差异。
3 fMRI探测诊脉者情景记忆编码和提取过程的设想情景记忆编码是指对新信息的处理和加工,将新的、不稳定的信息转换为长时间存储,而提取是指对存储信息的再利用[10]。脉诊学习遵循这一过程。首先是语义记忆,了解某一脉象要素的文字描述;通过实践诊脉,熟悉这一脉象要素的指下感觉,大脑对该感觉进行情景记忆编码;之后不断的实践,反复触及这一脉象要素,大脑对该信息巩固后进行存储;以后诊脉再次触及这一脉象特征时,大脑即可将手指感觉与脑内存储进行比对提取。
为探测诊脉者情景记忆编码和提取过程,基于fMRI提出一套实验方案设想:①受试者选择。a.人群,根据研究目的筛选受试者,以观察情景记忆编码fMRI为研究目的,则选择初次接受辨证脉学培训者;以观察情景记忆提取fMRI为研究目的则选择熟练掌握辨证脉学技巧者。b.性别,有研究[11]提示男女在情绪记忆中存在性别差异,男性较多激活右侧杏仁核,女性较多激活左侧杏仁核。为排除性别因素影响,可纳入男女各半或仅纳入单一性别。c.利手:为排除受试者习惯于使用哪侧手进行诊脉产生影响,均采用右利手受试者。d.为排除与年龄相关的脑白质损害产生干扰,纳入中青年医师。②脉象要素选择。系统辨证脉学涉及25对脉象要素,可选择其中有代表性的脉象要素进行初步探索,如曲直、寒热分别代表人体形态觉和温度觉的应用。
正确合理的实验设计是深入探讨人脑意识、注意、记忆等高级认知功能的神经机制及其相关关系的关键[12]。组块设计是刺激与任务以组块的形式呈现,每一组块内同一类型的刺激连续、反复呈现。与之不同,事件相关设计一次只给一个刺激,经过一段时间间隔再进行下一次相同或不同的刺激,其核心是基于单次刺激或行为事件所引发的血氧变化。无论哪一种设计,都有明确的刺激发生或开始执行任务的时间点。诊脉者接受指令开始诊脉,起始确切时间、每次诊脉时间、每次诊脉力度等刺激参数不确切,导致数据分析困难。fMRI研究诊脉与情景记忆相关性关键在于设计合理,减少了干扰因素。事件相关设计分为慢速呈现时间相关设计和快速呈现时间相关设计。前者的基本特征是刺激呈现的时间间隔较长,一般在12 s或以上,无需考虑前后2次BOLD信号叠加;后者间隔时间短,多为2 s,甚至1 s以下,需考虑前后2次BOLD信号叠加和相互干扰。脉诊是一个复杂的过程,难以消除一次脉诊之后存在的后续思维活动,采用快速呈现时间相关设计显然不合适。慢速呈现时间相关设计或者静息态可作为实验设计的选择,并根据实验结果修订各实验环节。
选择数种脉象要素,采用事件相关设计,扫描初学者诊脉过程中情景记忆编码时脑区活动,熟练掌握脉象要素者诊脉时情景记忆提取时的脑区活动。应用fMRI探索诊脉过程中脑活动,观察激活脑区是否与情景记忆有关。现有研究[3]已证实,情景记忆是默认网络诸多重要功能之一。
脉诊研究干扰因素较多。诊脉者作为受试者,需关注各种任务信息,涉及到多种干扰因素。如接受指令可激活听觉或视觉脑区,诊脉动作的手指运动会影响躯体运动区活性,将情景记忆编码和提取的fMRI信号分离出来是一项难题。完善的课题设计和恰当的统计分析方法是准确获取情景记忆编码和提取激活脑区的保障。同时,MRI扫描时机器噪音大,诊脉者如何在这种环境下保持“持脉有道,虚静为保”的平静心态也是一个需解决的问题。
总之,fMRI是一种非常重要的认知神经科学研究手段,可应用于探索包括情景记忆与诊脉相关在内的脉诊学习和脉诊研究中,有助于理解脉诊过程的神经心理机制,为更科学掌握脉诊技巧提供认知神经科学的基础。
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