天津大学建造环境课题组与天津医科大学总医院合作文章在中科院二区期刊《Indoor Air》（JCR Q2, IF=5.35）上发表了关于低浓度甲苯暴露引起认知功能影响的研究论文。

题目：Alternations in neural oscillation related to attention network reveal influence of indoor toluene on cognition at low concentration 

注意力网络神经振荡变化揭示室内低浓度甲苯对认知功能的影响

DOI: http://dx.doi.org/10.1111/ina.13067：该研究获得天津市自然科学基金重点项目

作者：郭丹丹，湛长青（共同一作），刘洁（共同一作），王祖琨（共同一作），崔明瑞，张欣，苏萧，潘立平，邓美丽，赵磊，刘俊杰（通讯作者），宋毅军（通讯作者）

研究亮点：

l 低浓度甲苯短期暴露影响注意力网络测试脑电活动；

l 甲苯浓度改变主要造成执行网络和定向网络α频段和θ频段脑电能量密度，意味着受试者需要花费更多能量维持正常认知测试表现；

l 本研究为未来进行更安全的空气质量评价方法和指标提供了理论依据。

研究背景：

人活动时间的80%在室内度过，室内空气质量受到广泛关注。最近许多研究揭示厨房散发气溶胶、室内通风导致的高二氧化碳及装修材料散发气态污染物导致的空气污染问题。然而，前人的研究目标多为混合污染物，对单污染物健康影响的研究较少。

甲苯是一种日常生活和工业中常见的室内VOCs污染物，甲苯在中枢神经系统的主要影响对象是大脑海马体。前人揭示了长期高浓度甲苯暴露对神经系统的影响，包括引起头痛、眩晕、疲劳及对信息处理速度、注意力、记忆力、语言功能的影响。后续的动物实验和受试者实验发现，高浓度短期甲苯暴露对空间学习和记忆功能也存在影响。然而，日常空气中的甲苯浓度仅在ppb级别低浓度，低浓度室内甲苯暴露对认知功能的影响尚未可知。

在过去的研究中，不可逆的器官损伤和生理指标是空气污染评价的主要医学基础，包括室内空气质量对呼吸速率、呼吸幅度、心率、认知量和认知测试等。然而，传统的生理医学指标不敏感且针对性较差，需要寻找新的生理信号反应空气污染暴露。脑电（EEG）是对头皮电位的记录，具有极高的时间分辨率，可用作在认知任务的同时记录大脑电位变化。目前，脑电已广泛应用于认知行为的研究，观察到大脑对空气污染改变的反应。

“注意”是高级认知功能的前处理过程，包括警觉网络 、定向网络和执行网络是三个功能子网络。注意力网络测试（ANT）可用于区分注意力过程三个主要子网络同时进行评价。本文采用环境舱营造低浓度短期甲苯暴露梯度，受试者在其中暴露并进行ANT测试，同步记录脑电活动，意在通过这一对更敏感的指标探索甲苯对人员ANT认知测试表现和大脑活动的影响。

主要成果：

1. 认知测试表现：甲苯暴露浓度的改变不会使受试者ANT测试的反应时间产生显著影响（图1C）。

2. 注意力网络神经振荡模式特征：

a) 执行、警觉和定向任务过程主要引起额区Fz通道能量密度的改变（图2A）；

b) 在执行注意力任务过程中，θ频段（4-8 Hz）能量密度明显高于其他频段能量密度，为注意力任务过程的主要脑电频段（图2B）；

c) 甲苯暴露组间比较发现，70 ppb甲苯暴露组α和θ频段全脑平均能量密度高于其他组（图2C）。

3. 甲苯引起的注意力网络神经振荡模式改变：

a) 脑电地形图展示了脑电能量密度对在不同甲苯暴露浓度下的变化特征，可以观察到额区Fz通道能量密度对甲苯浓度上升而增加（图3）；

b) 注意力任务执行、警觉和定向网络中，70 ppb暴露组额区θ频段能量密度均高于其他暴露组（图4）。

图 1 实验设计与认知测试表现 (A) 环境舱；(B) 注意力网络测试流程；(C) 执行、警觉和定向测试的反应时间，无组间统计学差异

图 2 ANT测试过程中不同频段脑电能量密度分布 (A)执行、警觉和定向网络Fz通道时频分布；(B)执行、定向和警觉网络五个频段全脑平均能量密度；(C)执行、警觉和定向网络五个频段全脑平均能量密度暴露组间比较（*p<0.05, **p<0.01）

图 3 ANT测试过程中θ频段能量密度组间比较 (A)执行网络；(B)警觉网络；(C)定向网络；(D)执行、警觉和定向网络不同脑区θ频段能量密度比较（****p<0.0001）

图 4 不同脑区θ频段于(A)执行网络、(B)警觉网络和(C)定向网络能量密度比较；(D) Fz通道θ频段执行、警觉和定向网络暴露组间比较(*p<0.05, ***p<0.001)

引用格式：

Guo, D, Zhan, C, Liu, J, et al.. Alternations in neural oscillation related to attention network reveal influence of indoor toluene on cognition at low concentration. Indoor Air. 2022; 32:e13067. doi: 10.1111/ina.13067