心理所合作研究系统揭示偏头痛患者的注意功能损伤

偏头痛是一种常见的神经系统疾病，据统计，全球约有14%的人口深受其扰。已有研究发现，除了剧烈的头痛外，偏头痛患者在发作期和发作间期都表现出了注意缺陷等认知功能障碍。然而，这些认知功能障碍常常被忽视，未能得到有效关注和解决。

近日，中国科学院心理健康重点实验室胡理研究组与中国人民解放军总医院（301医院）开展了一项合作研究，通过行为测量和脑电记录，深入探究了偏头痛患者的注意功能，包括警觉、朝向、执行控制、执行警戒和唤醒警戒。研究结果显示，偏头痛患者对外部刺激异常敏感，整体注意功能存在不足，尤其是执行警戒和唤醒警戒的功能显著受损。此外，研究还利用分类和回归模型进一步揭示了这些注意缺陷对偏头痛诊断和预测的潜在价值。

该研究招募了52名偏头痛患者和34名健康被试（对照组）参与了注意网络任务测试。与前人研究一致，研究结果发现偏头痛患者对外界刺激更为敏感，表现为感官刺激会诱发出更大的脑电响应（如图1）。另一方面，相较于健康组，偏头痛患者在整体任务表现上更差，表现为偏头痛患者的整体反效率分数（即反应时/正确率）更高，且运动感觉区gamma频段事件相关同步化（gamma-ERS）更弱，同时视觉皮层在信息处理过程中的高频alpha活动更强（图2），这可能分别体现了偏头痛患者运动准备和执行相关神经资源投入较弱，以及参与视觉信息处理的皮层存在活动抑制。此外，研究还观测到在测量唤醒警戒的试次中，偏头痛患者与对照组相比个体内变异性更大，这体现了偏头痛患者无法长时间维持对出现较少的目标刺激的探测。

图1. 与健康人相比，感官刺激在偏头痛患者中会诱发出更大的脑电事件相关电位

图2. 与健康人相比，偏头痛患者的运动相关gamma活动更弱且视觉皮层alpha活动更强

随后，研究人员利用发现的注意损伤指标，采用了极端梯度提升（extreme gradient boosting，XGB）分类器，并结合留一交叉验证方法预测个体是否为偏头痛患者（图3）。结果显示，该分类模型的F1分数达到0.762，预测正确率为0.779，表现出较高的准确性。此外，研究还基于XGB训练了回归模型，以预测偏头痛患者的临床指征。该回归模型能够有效预测患者在过去三个月内的平均偏头痛发作频率，与实际值存在显著正相关关系，这一成果为基于客观指标评估和预测偏头痛提供了新的思路。

图3. 基于注意损伤指标的分类和回归模型

该研究结果加深了我们对偏头痛患者注意损伤的理解，提示在偏头痛治疗中不仅要关注疼痛管理，还应着力改善患者的认知功能。通过综合解决认知功能损伤，有望帮助偏头痛患者更好地应对日常生活挑战，从而提升他们的生活满意度和福祉。

该研究获得了国家重点研发计划（2023YFC2508702）、国家自然科学基金项目（32071061，32171077，82171208），北京市自然科学基金项目（JQ22018）和中国科学院青年创新促进会的资助。

文章已在线发表于Journal of Headache and Pain。心理所博士生陈钰昕和301医院硕士生谢思远为论文共同第一作者，心理所吕雪靖副研究员和301医院神经内科董钊主任为论文共同通讯作者。

论文信息：

Chen, Y.†, Xie, S†., Zhang, L., Li, D., Su, H., Wang, R., Ao, R., Lin, X., Liu, Y., Zhang, S., Zhai, D., Sun, Y., Wang, S., Li, H., Dong, Z.*, & Lu, X.*. (2024) Attentional network deficits in patients with migraine: behavioral and electrophysiological evidence. Journal of Headache and Pain, 25, 195. https://doi.org/10.1186/s10194-024-01905-0