【2022年春季系列讲座】 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心叶铮研究员为我校作帕金森病理讲座

6月14日下午，人工智能与语言认知实验室邀请中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心叶铮研究员作“帕金森病人的序列工作记忆与丘脑下核团的关联”的讲座。叶铮研究员为“洪堡资深学者”，在在Journal of Neuroscience， Journal of Cognitive Neuroscience等知名国际期刊发表论文30余篇。叶铮研究员的讲座聚焦帕金森（PD）患者在顺序与倒序语言任务中的加工异常，分别基于fMRI考察了PD患者哪一个皮层下核团影响了序列加工、基于DBS（脑深部电刺激）考察了PD患者丘脑底核不同亚区的功能区别、基于NM-MRI（神经黑色素敏感MRI技术）考察了不同神经递素（如多巴胺）在PD病理上的区别性作用、基于脑电时频分析考察了PD患者在时间维度上的同步化/去同步化趋势以及在Alpha波的变频情况。最后，她基于研究结果总结出帕金森病人的序列工作记忆的可能工作模型。共有50余名我校以及外校师生在线上聆听了这场讲座。

帕金森病人的序列工作记忆工作模型

首先，叶铮研究员介绍了她相关研究的缘起。之前的研究发现，与“After”这样的顺序时间从句相比，PD患者在“Before”这样的倒序时间从句上的加工明显错误率更高，且也同时会产生一个较大的晚期负波（LN）。而类似现象也可以在字母、数字、单词、图片、事件、手势等序列加工中被观察到。鉴于PD患者广义基底神经节（包含黑质等）的众所周知的关联，她们分别通过四个研究探讨了帕金森病人的序列工作记忆与基底神经节中尾状核以及丘脑底核之间的紧密联系。

在第一项研究中，叶铮研究员基于fMRI技术考察了PD患者哪一个皮层下核团影响了序列加工。鉴于PD患者的皮层受损一般是在第三阶段黑质受损之后，而PD患者上述序列加工能力的明显下降一般出现在第二阶段蓝斑（LC）受损与第三阶段黑质受损之间。因而基于基底神经节的考察显然更符合逻辑。基于数字排序任务（DOT），她们的研究发现，与正常被试相比，PD患者在尾状核上的信号强度明显更弱，而在丘脑底核上的信号强度明显更强。

在第二项研究中，为了进而证明丘脑底核与PD患者序列工作记忆受损之间的因果性，叶铮研究员基于DBS技术考察了PD患者丘脑底核不同亚区在刺激开关状态下的不同反应。研究发现，与情绪相关的亚区在不同状态下没有差异；而刺激认知相关的亚区，刺激的范围越大，行为反应越差；但是如果是刺激运动亚区，刺激的范围越大，行为反应越好。这进一步证明了丘脑底核确实发挥了作用，且它的不同亚区存在不同作用。

在第三项研究中，鉴于多巴胺的减少与PD患者病情加重之间存在关联性，为了了解不同神经递质的在其中的可能作用，她们基于NM-MRI（神经黑色素敏感MRI技术）考察了两类不同神经递素（如多巴胺、去甲肾上腺素）在PD病理上的区别性作用。研究发现，正常人的黑质与蓝斑神经元完好，而PD患者在黑质上几乎没有信号，而在蓝斑上同样如此，且左右脑都是如此。而进一步分析表明，黑质信号可以直接预测行为表现，黑质结构越完整，行为表现就越好。而以尾状核的信号作为一个中介变量，预测效果会更好。因而黑质很可能是通过改变尾状核信号强度来改善行为表现。

帕金森病人的行为表现与黑质与尾状核的关联

在第四项研究中，叶铮研究员基于脑电时频分析考察了PD患者在时间维度上的同步化/去同步化趋势以及在Alpha波的变频情况。研究发现，PD患者在Alpha波段的信号非常杂乱。同时与正常被试的Alpha波位于10Hz左右不同，PD患者的Alpha波明显更低。Alpha波上的这种异常变化，很可能反映了PD患者工作记忆能力的恶化。

在讲座的最后，叶铮研究员进一步总结出帕金森病人的序列工作记忆工作模型（如上图）。按照该模型，不同刺激的认知加工应该发生于前额叶皮层，而仅仅在涉及序列加工时，基底神经节才介入并参与加工的环路。

在讲座的最后，我校师生就IPL/IPS这些顶叶皮层与序列工作记忆工作模型、时间与空间以及动作的序列加工、Alpha波的异常变化可能原因、语言与帕金森病之间的关系等问题与叶铮研究员展开了长时的交流。叶铮研究员的讲座带给线上听众最前沿的研究，研究的梳理从缘起到结论极其清晰明了，而她的研究结果对于推动帕金森病病理研究、语言病理研究也极具启发意义。线上听众在讲座结束后都表示受益匪浅。

2022年6月17日

人工智能与语言认知实验室