工作记忆(Working Memory)是一种较短时间范围内的记忆形式,负责对新记忆信息及已存储的记忆信息进行短暂的保持和处理,是学习、运算、推理、决策和语言理解等认知活动的基础。研究发现,精神疾病患者发生认知缺陷的概率高达75%,许多患者会出现认知功能障碍,如选择性注意、信息处理、工作记忆、学习等认知缺陷,其中工作记忆障碍成为精神疾病的一个主要认知功能障碍。随着认知神经科学的迅速发展,脑成像技术为工作记忆的脑结构和神经生理研究提供了技术支持。研究证实,各种认知功能与脑网络有密切的联系,研究静息状态以及认知任务下的脑网络,探索脑网络的连接规律,了解工作记忆时精神疾病患者脑网络特点具有重要意义。本文将先进的脑成像技术与工作记忆行为学实验相结合—即分析工作记忆任务下的脑功能网络(下文统称为WM脑功能网络),研究精神疾病患者工作记忆脑网络缺陷,从脑功能网络角度来分析精神疾病患者工作记忆时与正常人的显著差异。具体内容包括:(1)基于EEG信号构建脑功能网络,构建之前针对EEG脑电数据进行分阶段、分频段处理,选择头皮电极作为节点,边由PLV(Phase locking value,相位锁值)功能连接估计方法与阈值选择确定,由此得到各个阶段、各个频段、多个稀疏度下的WM脑功能网络。(2)计算WM脑功能网络的全局属性和局部属性,在同一阶段、同一频段下将患者组脑网络属性值与正常组脑网络属性值进行检验、提取有效特征并组间分类,挖掘工作记忆中表现活跃的频段和对应脑区,且局部属性的分类结果优于全局属性,局部属性中聚类系数和局部效率可作为分类患者与正常人的生物标记物。(3)分析患者与正常人脑网络的连接特性,寻找患者工作记忆过程中不同于正常人的网络拓扑结构,在EEG应用领域引入测量网络间相似性指标—图核。借助图核寻找同组被试之间在拓扑结构上的共性,以及患者与正常人工作记忆过程中的特征网络拓扑结构。分类结果显示:图核值的分类结果明显优于属性值分类结果,其中分类灵敏度最高达到97%,对于患者辅助临床诊断有重要意义。两者特征网络拓扑结构在:子网形成区域、子网规模、子网与子网之间连接情况等方面有明显的差异。