血氧水平依赖效应功能磁共振成像观察亲和性聋人听觉中枢的变化

血氧水平依赖效应功能磁共振成像观察亲和性聋人听觉中枢的变化

bold-fmi通过测量局部脑组织的血液动力学变化来获得棕榈兴奋信息。许多学者借助BOLD-fMRI对人脑的一些功能进行了深入的研究，例如运动、视觉、语言、痛觉等。但是由于设备噪声的影响，对听觉的研究相对滞后，尤其对聋人的听觉研究更为少见。随着BOLD-fMRI软、硬件的飞速发展，对噪声的认识更深入，减少噪声影响的方法逐渐成熟。本研究用纯音刺激正常人和感音性聋人，旨在观察和比较正常人和感音性聋人脑听觉中枢的兴奋情况。1材料和方法1.1．儿童神经及智力发育正常实验分两组，正常人组和聋人组。正常人组包括30名医学生，男14名，女16名，年龄范围20～36岁，平均25岁，双耳听力正常。聋人组包括30名聋哑人，男18名，女12名，年龄范围13～18岁，平均16岁，均无其他神经及精神疾病史，身体、智力发育正常；均为后天药物致聋，致聋时间为1～16年，平均4年；电测听示感音神经性聋，骨、气导为一致下降型，左耳听力70～105dBHL，右耳听力70～110dBHL。1.2semi扫描参数采用GE公司1.5T磁共振全身扫描仪。对所有受试者行T1权重成像（T1weightedimage,T1WI）和功能磁共振（functionalmagneticresonanceimaging,fMRI）扫描。fMRI扫描采用EPI技术。成像参数：TR3000ms,TE40ms，反转角90度，BH62.50KHz。FOV24cm×24cm，矩阵128×128。层厚7mm，层间距1mm，共20层，包括全脑范围。1.3其他参数的刺激声音刺激采用组块设计，声音刺激用1000Hz纯音，强度140dBSPL，持续时间500ms，刺激间隔500ms，刺激施加频率1Hz。所用的纯音用GOLD-WAVE软件经计算机模拟产生。对照状态时不施加声音刺激，其他与刺激状态相同。检查过程中受试者保持身体静止，自然闭眼，均匀呼吸，注意听耳机内的声音。刺激内容通过RT公司goggle系统施加，其耳机为特制的压耳式。MRI设备的噪声是影响有关声音刺激的主要因素，本机房的本底噪声约为100dB，本研究采取的抑制噪声的措施包括：(1)刺激声音采用1000Hz的频率，这样可以与机器噪声的频率有一定的差别，受试者可以在噪声背景中容易识别目标声音。(2)目标声音的音量尽量放大，本试验中采用的声音强度为140dB，这样可以使机器噪声相对较小；(3)嘱受试者尽量将注意力集中于目标声音，注意力集中于刺激声音会明显增加听觉中枢的激活；(4)试验前，受试者进入MRI设备内适应噪声环境，逐渐形成对噪声的注意力下降；(5)对照刺激的设计除目标声音外严格仿照任务刺激，因此可以在机器内部数学运算中最大程度“减去”非刺激成分；(6)受试者的声音刺激通过特制的耳机施加，该耳机不仅可以高保真地传递目标声音，而且可以大幅度减低机器噪声；(7)受试者头部和身体下面垫上柔软的棉垫，籍此减少经由身体传递的震动。1.4像素2个像素和连续激活区用SPM99软件进行预处理和统计分析。激活范围阈值设定为10个像素，即连续激活像素数达到10个以上的区域被认为是有意义激活区。用SPSS12.0forWindows软件对各脑功能区的激活强度行t-检验，统计阈值概率设定为p<0.05。2结果2.1脑内音刺激试验30例正常受试者中，右侧颞横回、颞平面前极及颞平面和左侧颞横回、颞平面前极及中央前回激活出现率最高（100%）。而左侧颞平面和左侧小脑半球则只有9例激活，而且激活强度较其他脑区低。正常人接受纯音刺激时，两侧初级听觉中枢-颞横回、次级听觉中枢-颞平面前极和颞平面明显激活；除听觉中枢激活外，位于外侧裂周围的中央前回、中央后回、颞上回（除除颞横回、颞平面前极、颞平面以外的部分）、缘上回和额下回均表现明显的激活，且激活强度和激活的像素数很高（图1）。枕叶和小脑半球的激活在右侧半球表现得更为显著。2.2区域结构的激活聋人纯音激活脑区与正常人相似，两侧初级、次级听觉中枢亦明显激活。除听觉中枢激活外，位于外侧裂周围的中央前回、中央后回、缘上回和额下回均表现明显的激活，两侧中央前、后回激活强度和激活的像素数很高；右侧枕叶激活较对侧更显著，右侧小脑半球可见较弱的散在点状激活区（图2）。将正常人和聋人各脑区的激活强度进行独立样本t检验，正常人激活强度显著高于聋人的脑区有：两侧颞横回、颞平面前极、额下回、左侧颞上回、右侧颞平面（P<0.05）。聋人激活强度显著高于正常人的脑区有：两侧枕叶、中央后回、中央前回（P<0.05）；两组无明显差异的脑区为两侧小脑半球、左侧颞平面、两侧缘上回、右侧颞上回（P>0.05）（表-1）。3讨论3.1正常患者的声音刺激情况本研究30例聋人均为药物中毒性聋，属于感音神经性聋的一种。大部分聋人受试者均表现两侧颞横回激活和次级听觉中枢颞平面前极、颞平面的激活，其激活模式与正常人无明显差别。本结果符合临床对耳聋患者的观察，一般的耳聋患者，尤其是后天性耳聋者都有一定的残余听力，完全丧失听力者较少。本试验采用了大音量的声音刺激，大部分耳聋患者在这种刺激强度下都可以或多或少地听到声音。经检查后调查，83%的聋人受试者表示能听到声音，但比正常受试者听到的声音要小得多。对比分析发现，正常人接受纯音刺激时听觉中枢激活比聋人接受同样刺激的激活要强。以P<0.05为标准，除左侧颞平面以外的两侧听觉中枢均显示显著性差异，以右侧表现更明显。本研究的聋人和正常人受试者接受同样SPL的纯音。客观上两个声音相同，但感觉上聋人听到的声音却要小很多。同样的140dB的声音对于听阈为10dB的正常人相当于阈上130dB，而对于听阈为80dB的聋人则相当于阈上60dB。笔者认为正是这种实际感受的差异造成了聋人听觉中枢激活要弱于正常人。在一定程度上，本研究中聋人和正常人听相同SPL的声音，相当于正常人两次听不同SPL的声音。曾经有研究证实随SPL的提高两侧听觉中枢的激活明显增加，以初级听觉中枢为主。Jancke对14个正常受试者的声音刺激的SPL从75dB逐渐增加到95dB，两侧初级和次级听觉中枢（BA41/42）激活体积均有明显增加，但信号强度增加不明显。在脑磁图的研究中也得到了相似的结果，Bilecen采用1000Hz的纯音，在不同的SPL下研究，发现两侧听觉中枢的激活强度随SPL的增加明显增强。且该研究还发现随着SPL增加，激活中枢有轻度向后内方向移位的趋势。本研究的现象符合上述不同SPL变化对听觉中枢的影响，但尚不宜完全用SPL的不同来解释两类人群间的差异，毕竟聋人存在听觉器官损坏、听觉习惯改变、中枢重组等情况，对此问题尚需深入的研究。3.2视觉皮质激活正常人和聋人的两侧枕叶均表现明显的激活。枕叶的激活区域集中在距状沟的附近以及邻近的视辐射范围内。众所周知，距状沟附近的皮层为视觉中枢，该部位激活一般都发生在视觉刺激时。但是，本研究所有受试者在检查过程中都要求闭眼，而且任务刺激和对照刺激中受试者的状态一致，因此不能完全用检查中的视觉刺激来解释枕叶的激活。这种跨感觉区域的激活首先在视觉的研究中被发现。Charles的MEG研究发现盲人的视觉区域被用来执行听觉的功能。在另一项使用MEG的研究中,Eva发现聋人接受视觉刺激可以引起听觉皮层激活。在动物实验中发现如果原有的一种感觉模式缺乏相应的冲动传入，人脑可以将负责该功能的脑区重组，重新赋予该脑区新的感觉功能。人脑的这种能力被称为：感觉模式交互可塑性（cross-modalplasticity）。对于这种感觉模式交互可塑性有不同的学说，一种学说认为：大脑皮层下负责多种感觉通路的结构发生了变化，当它们失去了来自某一种通路的刺激时，其突触就会被其他尚存的感觉道接管。另一种学说认为：这种现象是因有皮层间潜在的、预先存在的联系所致。感觉模式交互可塑性是该横向联系被激发了，因而可以发生视觉皮层作为听觉皮层使用或听觉皮层作为视觉皮层使用的现象，而不存在皮层下结构导向的变化。上述的报告都是在某种感觉受损时的结果。而在本研究中发现正常人接受纯音刺激时就表现明确的视觉皮层激活，即正常人听觉刺激可以在视觉中枢进行辅助处理。这种现象是否可以理解为视觉和听觉模式之间存在着固有的皮层间联系，在此基础上，这些中枢才能在某一项功能受损时去加强另一种功能。本研究还发现聋人接受声音刺激时视觉皮层的激活较正常人强，提示耳聋时听觉和视觉皮层之间的功能发生了新的重组。有关此类的研究文献报道很少，但Weeks的研究得到了与本研究近似的结果。他使用PET研究正常人和聋人听觉刺激反应，观察到聋人右侧枕叶视觉中枢参与听觉的处理，且发现右侧枕叶和右侧顶下小叶具有相同的代谢活动。3.3脑区联合处理除枕叶外，本研究在纯音刺激中还发现了其他脑区激活。其中包括额下回、缘上回、中央前回和中央后回，而且聋人中央前、后回的激活较正常人显著。这些脑区大都位于听觉中枢周围，反映了人脑对各种传入信息进行多部位联合处理的特征。Bushara的研究比较了听觉和视觉的辅助处理脑区，结果发现在两侧顶叶和额下回存在着广泛的区域，以整合分析听觉和视觉的信息。这些脑区互相联系，以大脑特有的网络模式来对各种感觉