心理所合作研究系統揭示偏頭痛患者的注意功能損傷

偏頭痛是一種常見的神經系統疾病，據統計，全球約有14%的人口深受其擾。已有研究發現，除了劇烈的頭痛外，偏頭痛患者在發作期和發作間期都表現出了注意缺陷等認知功能障礙。然而，這些認知功能障礙常常被忽視，未能得到有效關注和解決。

近日，中國科學院心理健康重點實驗室胡理研究組與中國人民解放軍總醫院（301醫院）開展了一項合作研究，通過行為測量和腦電記錄，深入探究了偏頭痛患者的注意功能，包括警覺、朝向、執行控制、執行警戒和喚醒警戒。研究結果顯示，偏頭痛患者對外部刺激異常敏感，整體注意功能存在不足，尤其是執行警戒和喚醒警戒的功能顯著受損。此外，研究還利用分類和回歸模型進一步揭示了這些注意缺陷對偏頭痛診斷和預測的潛在價值。

該研究招募了52名偏頭痛患者和34名健康被試（對照組）參與了注意網絡任務測試。與前人研究一致，研究結果發現偏頭痛患者對外界刺激更為敏感，表現為感官刺激會誘發出更大的腦電響應（如圖1）。另一方面，相較于健康組，偏頭痛患者在整體任務表現上更差，表現為偏頭痛患者的整體反效率分數（即反應時/正確率）更高，且運動感覺區gamma頻段事件相關同步化（gamma-ERS）更弱，同時視覺皮層在信息處理過程中的高頻alpha活動更強（圖2），這可能分別體現了偏頭痛患者運動準備和執行相關神經資源投入較弱，以及參與視覺信息處理的皮層存在活動抑制。此外，研究還觀測到在測量喚醒警戒的試次中，偏頭痛患者與對照組相比個體內變異性更大，這體現了偏頭痛患者無法長時間維持對出現較少的目標刺激的探測。

圖1.?與健康人相比，感官刺激在偏頭痛患者中會誘發出更大的腦電事件相關電位

圖2.?與健康人相比，偏頭痛患者的運動相關gamma活動更弱且視覺皮層alpha活動更強

隨后，研究人員利用發現的注意損傷指標，采用了極端梯度提升（extreme gradient boosting，XGB）分類器，并結合留一交叉驗證方法預測個體是否為偏頭痛患者（圖3）。結果顯示，該分類模型的F1分數達到0.762，預測正確率為0.779，表現出較高的準確性。此外，研究還基于XGB訓練了回歸模型，以預測偏頭痛患者的臨床指征。該回歸模型能夠有效預測患者在過去三個月內的平均偏頭痛發作頻率，與實際值存在顯著正相關關系，這一成果為基于客觀指標評估和預測偏頭痛提供了新的思路。

圖3. 基于注意損傷指標的分類和回歸模型

該研究結果加深了我們對偏頭痛患者注意損傷的理解，提示在偏頭痛治療中不僅要關注疼痛管理，還應著力改善患者的認知功能。通過綜合解決認知功能損傷，有望幫助偏頭痛患者更好地應對日常生活挑戰，從而提升他們的生活滿意度和福祉。

該研究獲得了國家重點研發計劃（2023YFC2508702）、國家自然科學基金項目（32071061，32171077，82171208），北京市自然科學基金項目（JQ22018）和中國科學院青年創新促進會的資助。

文章已在線發表于Journal of Headache and Pain。心理所博士生陳鈺昕和301醫院碩士生謝思遠為論文共同第一作者，心理所呂雪靖副研究員和301醫院神經內科董釗主任為論文共同通訊作者。

論文信息：

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., Hu, L., 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