视觉和听觉的关系.docx

国隧里璺塑噬兰塑处塑堑查!生!旦筮!鲞筮!塑!坐!Q!型!艘!望!生堕!丛!臻!Y!塑!塑!1 199综述：耳科学视觉和听觉的关系王淑珍朱思泉【摘要】 视觉和听觉是大脑最重要的信息传入通道，经常共同参与物体和事件的感知。视 觉和听觉的交互作用使感知完全、精确。视觉障碍者声音定位能力提高，听觉障碍者外周视觉注 意增加。视皮层和听皮层的联系是视听联系的基础。【关键词】视觉(vision)；听觉(Auditory Percep廿on)视觉和听觉是人类主要的信息传入通道，也 顺舢anceim姆ng，删埘)和事件相关电位(eVt- 是认知形成的基础。在所有的感觉中，由视觉获得 related pote埘al，ERP)研究发现，声音辨别在听 的信息占全部信息的85，听觉占10。即95 觉皮层和下额回诱发较强的活动；声音定位在后颞 以上的外界信息是通过视觉和听觉进入大脑的。通皮层、顶皮层及上额沟诱发较强的活动。结果说 过视觉系统，我们能感知外界物体的大小、形状、 明，人脑中存在专门化的听觉通路，这与视觉信息 颜色、明暗、动静、远近等。通过听觉来感受声音 加工中“w11at”和“where”的区分相似。从某种意 刺激，认知声音的意义，并在此基础上进行言语 义上说，听觉通路比视觉通路更为复杂，因为在听 交谈、交流思想、音乐欣赏、发现信号和躲避危险 觉感受器和皮层之间存在更多的中间环节。但是， 等。视听功能与脑的许多高级功能密切相关，对于 这些系统有相似的组成部分。它们都始于感受器， 视觉和听觉关系的研究，是了解人脑信息加工机制 并连接到初级整合环节(在视觉系统为视网膜，而 的重要途径。 在听觉系统为脑干)，然后至丘脑中继神经元和大【视觉、听觉的比较】脑皮层。1视觉通路。视网膜光感受器一视神经一外【视觉和听觉关联的行为学证据】侧膝状体(1ateml嘶叫ate nucleus，LGN)一视皮1视听交互作用。在日常生活中面临复杂环层(主要是枕叶区)是主要视觉通路，是形成视知 境时，视觉、听觉等多种感觉系统总是共同参与， 觉的基本结构。脑功能定位研究表明视觉系统在脑发生特定的交互作用，满足生物体生存、生活的需 内存在解剖和功能上分离的两条通路阻：一是背侧要。首先，每种感觉系统能提供“缺损片断”pJ。 通路，从初级视皮层、次级视皮层经中颞区、内上 例如，视觉系统一般很好地提供空间信息，不能发 颞区投射到顶叶。它主要表征物体的运动及空间关现闭塞物体、位于视野之外的物体或黑暗中物体的 系等空间特征，因而又称为“Where”通道。二是位置。听觉系统能填补这些空白。在噪声环境下， 腹侧通路，从枕叶初级视皮层、次级视皮层投射到视觉信息对听觉信息有非常明显的补偿作用，可以 下颞皮层，主要表征物体的颜色与形状等客体特使人对语言信息感知的正确识别率大幅度提高。视 征，被形象地称为“what”通道。听觉空间信息的自然补充提供明显的生存意义。有2听觉通路。听觉传导途径是：耳蜗听觉感 利于人类在交通拥挤的马路上穿行、动物猎食或避 受器一螺旋神经节及听神经一耳蜗腹核_上橄榄核 免被捕；其次，当视觉和听觉都提供同一物体或事 一外侧丘系一下丘一内侧膝状体(medial g枷cuIate 件的信息时，联合从每种特性来的信号能提高感知 nucleus，MGN)一听皮层(主要是颞叶区)。 的精确性pJ。例如，受检者观看录像带pa和1(a的发 Alain等H功能磁共振成像(functional magnetic 音活动，同时给予pa声刺激，当视听一致时，受检者自然报告听到pa音，当视听不一致时，视1(a和听pa觉察为ta和划4J。大量动物实验结果表明，当作者单位：100730北京，首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心给予同一空间方位的声音信号和光信号时，动物朝通信作者：朱思泉(Email：siQuanzhusiIlacom)向反应的正确率提高、反应时缩短、辨别误差明万方数据200圄匾昱璺堕噬迭塑皇E塑盘查!生!旦筮j!鲞筮堡塑!坐!Q!型!艘!坠盟丛笪垦曼!蝎!堕!Y!螋!墨!：!显减小，而给予空间分离的视一听组合刺激时，动【有关视听关联的神经机制】视听觉行为上 物的朝向正确率下降、反应时延长以及辨别误差明的联系很自然地引发了对其皮层神经机制的探索， 显增加【5。因此，来源于时间和空间一致的声音信近年来随着脑科学的多学科交叉式研究及脑成像技 号与视觉信号，可以提高动物和人对物体的分辨能术的发展，视听联系的神经机制研究取得了令人瞩 力；反之，来源于空间和时间分离的两种信号则会 目的进展。 降低动物和人对物体的分辨能力。随着神经系统处1视听交互作用。视觉和听觉分别用各自的 理过程的变化，视觉和听觉信息问的永久差异可以空间和时间优势，为信息认知提供不同的线索。然 导致两种感觉传导通路发生永久改变。Knudsen等1而，在识别同一物体或事件时，视觉和听觉是怎样 将棱镜放在幼年谷仓猫头鹰的眼睛上，使猫头鹰的实现整合的呢?赵丽娜等阻进行视、听同时刺激模 视觉和听觉提示间造成差异。结果发现，这些猫头式下的脑电实验，结果显示，枕、颞叶间的同步指 鹰逐渐转变它们的声音定位行为以适应不匹配的视数明显大于枕、顶叶间的同步指数。可见在视觉和觉场景。W砌s和RecanZon拶进行的研究已证明，听觉同时利用模式下，视区和听区自动发生了同步人类和猴也经历相似的以不匹配的视觉场景为基础化的神经活动，推动了视听信息在大脑的整合。行 的听觉场景的重新校准。当伴随声音出现的视觉刺为学研究已表明，视觉线索强烈影响着听觉空间感 激从一个位置移到另一个位置时，就会诱导出感知知。其神经机制是什么?KJludsen研究组u引进一步 声音位置的移动。这种效应在心理学上被称为腹语的研究发现，在谷仓猫头鹰，从视皮层至下丘中央 术效应。这些研究表明视觉线索强烈影响着听觉空核和周边核有固定的投射通路。视皮层能为在下丘 间感知。形成听觉定位的表达提供指导线索，使特殊的视觉 2视觉或听觉障碍者的行为代偿。某种感觉线索能与空间定位之间进行联系，形成听觉的空间 缺失后，人不得不转向其它感觉，才能更好地获得感知。Busse等【l副联合运用ERP及觚u的研究结周围环境的信息。一般认为，盲人的听觉敏锐，而 果揭示，听皮层对声音的反应受视觉提示注意的影 聋入的视觉敏锐i许多行为研究证实了这个猜测。 响。张微”41、聂文英凹等进行的视听同步诱发电位 Lessard等【81测试早期盲人的听觉定位能力。结果显 研究结果显示，视听同步诱发电位的听性脑干反应 示，在单耳条件下，有一半的盲人被试能够对堵塞(auditID巧b商n眙n re掣mses，ABR)与单独进行 耳侧的声音来源进行准确定位，但没有一个正常人 的ABR对比，发现前者部分波潜伏期长于后者。 具有这样的能力。这说明，盲人比正常被试具有更 研究提示，视听信息整合过程中，视觉信息对听觉 好的听觉能力。研究还发现，这样的代偿能力与失 信息存在时间指导性(影响潜伏期)。GeIde一删研 明程度有关，对于具有一定残余视觉的盲人不如全 究表明，在人类大脑有多感觉神经元，这些神经元 盲者和正常人，其中以全盲受试着的定位能力最 可以使大脑的特定感觉代表区同时对外界的多种刺 好。Chen等驯研究显示，先天性盲人空间注意任务 激产生反应。它们存在于很多脑区，最集中的是顶 (察觉定位)较正常人快，非空间频率识别任务皮层、上丘深部以及某些皮层部位，如前外侧颞沟 较正常人慢。结果表明：在听觉注意期间，早期视 和外上侧颞沟。神经电生理学研究显示，来源于空 觉剥夺提高听觉“where”通道的功能，但是削弱 间和时间一致的视觉、听觉信息会聚到同一个多感 听觉“what”通道的功能。在聋人研究中，有资料 觉神经元上，同时落入兴奋性感受野内，可以诱发 显示，在辨认运动方向时，聋人比正常人快面且准 神经元产生强烈的电活动。相反，当视、听刺激中 确。由于辨别运动方向是专门由外周视野来完成。 的任何一个或都在兴奋性感受野之外时，使多感觉因此聋人的外周视野比正常人好。注意在先天性聋 神经元的反应抑制pJ。 人完成各种视觉任务的过程中起到重要的调节作总之，在视听信息整合过程中，视听皮层神经 用，聋人的高水平认知加工比正常人敏感，而低水细胞发生同步放电，视觉信息对听觉信息进行空间 平认知加工则不受听觉剥夺的影响”叭。以上行为学 和时间指导，并且有多感觉神经元互通视觉、听觉 实验证据都表明，视觉和听觉系统的联系是广泛而信息，从而使大脑活动在功能上得到平衡与协调， 普遍的。并使认知与行为保持连续性。万方数据国隧里璺哩噬苤壅处登銎查!生!旦筮!鲞筮!塑!坐!Q!型!g!坚!生盟!盟!Y!盟!：1 2012视觉障碍者的行为代偿机制。盲人的行为 的激活；而当注意中央视野和全视野时则没有组间 代偿现象获得了许多研究的认同，但是伴随着行为 差异。说明先天性聋被试在外周视野的注意资源增 表现的内在机制是什么?Gougoux等“正电子发射 加。而中颞区内上颞区恰好是表征物体运动及 断层扫描(posinon emission tomo舯phy， PET)的 空间关系的背侧视觉通路，说明听觉剥夺可能主 研究结果发现，在单耳声音定位时，对声音来源 要改变了背侧视觉通路的加工。 进行准确定位的早期盲人显示枕区有两个激活区， 以上研究证实，当完全剥夺听觉通道中的正 而在未能准确定位的盲人枕区无激活区。说明在用 常听觉信息输入时，负责听觉的脑区会逐渐对视 单耳情况下，执行任务较好的那些盲人使用枕区进 觉刺激进行反应，即听皮层发生跨通道重组。聋 行听觉定位。Wreek等”副的听觉定位实验中，先天 人听觉输入缺失导致对视觉的更大依赖，增强了 盲被试进行两种任务，一种只是消极的听，不作出视觉系统的能力。先天性聋被试在外周视野的注 任何判断；另外一种则要求判断声音来源的方位。 意资源增加，听觉剥夺对受背侧视觉通路调节的 对PET数据进行分析显示，视皮层在积极任务下有视觉加工有影响。 显著激活，但在消极条件下则没有激活。说明盲人【视听关联的神经解剖学证据】从基础解 视区的激活与任务的复杂程度呈正相关，而简单的 剖学我们可知，眼睛与耳朵之间以动眼神经、 听觉并不激活视皮层。E1bert等圳通过磁源成像检 滑车神经、外展神经、三叉神经、面神经直接 测盲人和正常人听觉刺激下听皮层的部分区域，发 或间接相连【HJ。分别为视、听觉通路中继核的 现盲人的听皮层扩张，而且盲人听觉诱发磁反应的 LGN、MGN都属于丘脑的一部分，二者相邻。 N1m成分的潜伏期明显减少。这与盲人精确定位外围 丘脑枕可接受来自上丘、视网膜、下丘的传入纤 听野的声音源泉并日译解语言的能力增强相一致。 维。丘脑网状核内部分细胞对视听觉的刺激起以上研究证实，当完全剥夺视觉通道中的正常 反应，反应有潜伏期口3|。Dehay掣241研究表明， 视觉信息输入时，视皮层就有可能转成为听觉的功 在猫刚出生时，存在着听皮层到视皮层的暂时投 能区，即视皮层发生交叉模式重组，执行复杂的听 射，但这些投射在出生后5周左右消失。该研究 觉功能。另外盲人失去视觉后，由于长期注意与环表明，在生命早期，听区与视区存在着跨通道投 境相互作用的听觉提示，产生听觉活动增强，加上 射。应用神经失踪剂检测正常鼠及先天盲鼠视一 缺乏视觉输入，可能导致使用一依赖的听皮层重组 听跨通道神经分布，Laemle等瞄副发现听神经核 的发展，即听皮层扩张。(下丘、MGN)和视皮层之间均有直接的联3听觉障碍者的行为代偿机制。行为学研究 系。这些结果为视皮层听觉活动、听皮层视觉活 已显示，聋人高水平的视觉加工任务较强。为了探究动及视觉和听觉的交互作用提供了解剖学基础。 其机制，研究者们进行了以下工作。I anlbe蛇等例研综上所述，视觉和听觉既有区别又有联系， 究发现，在被试观看标记语言录像期间，聋人的主 而视皮层和听皮层的联系是视听联系的基础，这 要联合听区有明显的激活，顶叶的缘上回及角回也种神经机制上的联系既是行为联系的原因，又受 激活，完全丧失听觉的聋人初级听皮层激活。而有 到了行为联系的不断强化。视觉和听觉以及其它 残留听觉的聋人初级听皮层不激活。说明由初级 各种感觉一起，共同完成我们对这个世界的知识 听皮层的重组仅出现在完全丧失听觉的聋人。崔 和信息的表征。显然，我们刚开始解开视觉和听涌等拉u采用剐耐比较聋人和正常入枕叶视皮层对 觉关系的线索，在认知及神经领域有很多问题亟不同闪烁频率刺激的反应。结果发现，引起视皮层 待解决。例如视、听觉交互作用的脑区如何划分 最大兴奋的闪烁频率聋人高于正常人。说明聋人的 等级?视觉剥夺后，视皮层是如何被用来加工听 视觉系统在特定频率方面的反应特性快于正常人。 觉信息?听觉剥夺后听皮层如何加工视觉信息?Bm、，elier等P引使用蹦RI比较了先天聋和正常被试 视、听觉关系的研究将为探求视觉障碍、听觉障在监测全视野、外周视野或中央视野中移动刺激时 碍者有效的康复方法提供理论依据和积极的指 的作业。结果发现，当注意外周视野时，与正常 导，对于促进神经康复医学的发展提供有价值的 被试相比，先天聋被试在中颞区内上颞区有更大 参考。万方数据202国匿要是堕堡美壅处登塑查!塑!芏!旦筮!鲞筮!塑!垡!Q!型!g!堕塑!堕!婆：也!Y!：塑!堕!：兰 参考文献14，张微，戚以胜，韩德民，等同步诱发电位在新生儿视听功能检查中的初步研究中华医学杂志，2003，83(1 6)：1Aysegu】O， Peter BMapping of buman Visual co九exNeurosu唱ery13941398Quanerly，2005，15(2)：65-7115聂文英，吴汉荣，戚以胜，等视听功能整合效应同步诱发2Alain C Amott SR Hevenor S”What“and”where“in the电位的初步研究听力学及言语疾病杂志，2006，14(5)：human auditory syscemProc Na“Acad Sci USA， 200 1，98321323(21) ： 12301一123061 6Gelder B，More to seeing than meets the eye Science， 2000，289 3 Bulkin DA， Groh JMSeeing sounds： Visual and auditory(5482)：11481149mteractions in the brainCurr Opin Neurobiol， 2006，16(4)：17Gougoux F，Zatorre RJ， Lassonde M， et a1A functional 4l 5419neuroimaging study of sound 10calization： Visual cortex actiVity4徐进，刘铤，汪若峰人听皮层功能和重组的神经磁学研究国predicts perfbrmance in earlyblind indiVidualsP10s Biology，外医学耳鼻咽喉科学分册，200l，25(2)：95992005，3(2) ：275李先春，李新建中枢神经系统视-听整合现象生物学教学，1 8Weeks R， HorwitZ B， AzizSultan A， et al，A positron emission2003，28(8)：1011tomographic srudy of auditory 10calisation in the congenitally blind 6 Knudsen EI， 硒udsen PF vision guides the adjusment of auditoryJ Neurosci，2000，20(7j：26642672IocaIizacion in young bam owIsSci锄ce， 1 985，230(4725)：1 9Elben T，Sterr A，Rockstroh B，et a1Expansion of the tonotopic 545548area in the auditory cortex of the blindJ Neurosci， 2002， 227woods TM， Recanzone GHsually induced plastic时of auditory(22) ：994l一9944spatial perception in macaquesCuBi01， 2004， 14(1 7) ：20 Lambertz N， Gjzewski ER， de Greifr A， et a1Crossmodal 15591564plasticity in deaf subjects dependellt on the extent of hearing Ioss8Le8sard N， Pare M， Lepofe F， et a1Early blind humall subjectsBmin Res cogn Brain Res，2005， 25(3)：884培90localize sound sources better than sighted subjectsNatLIre， 1998，21崔涌，翟仁友，蒋涛聋人与正常人视觉频率反应特征的功能 395(6699) ：278280MRJ研究中国医学影像技术，2003，19(8)：9879899 chen Q， Zhang M， zhou xSpatial and nonspatial peripheTal22Bmvelier D， Tomann A， Hutton C， et a1suaI attention to the auditoI：y processing in congenitaUy blind peopleNeuroreport，periphery is enhanced in congenitally deaf indiVidualsJ Neurosci， 2006， 17(13) ： 144914522000，20(17)：RC93，1 OStivalet P， Moreno Y， 刚chard J， et a1Difrcrences in visual23高树海，夏玉军，朱德璋，主编实用临床神经解剖学北京：人search tasks bet、veen congcnitally deaf and no衄ally hearing adul协民军医出版社，2006143一161Brain k托ogn Brain聃s， 1辨8，6(3)I：227-23224Dehay C， Kennedy H， Bulier JCharacterization of transient 11赵丽娜。周群，刘铁军，等视觉听觉同时刺激模式下ERP的conical projection from auditory， somatosensory， and motor 同步性研究临床神经电生理学杂志。2005，14(1)：46， cortices