血氧水平依賴效應功能磁共振成像觀察親和性聾人聽覺中樞的變化

bold-fmi通過測量局部腦組織的血液動力學變化來獲得棕櫚興奮信息。許多學者借助BOLD-fMRI對人腦的一些功能進行了深入的研究，例如運動、視覺、語言、痛覺等。但是由于設備噪聲的影響，對聽覺的研究相對滯后，尤其對聾人的聽覺研究更為少見。隨著BOLD-fMRI軟、硬件的飛速發展，對噪聲的認識更深入，減少噪聲影響的方法逐漸成熟。本研究用純音刺激正常人和感音性聾人，旨在觀察和比較正常人和感音性聾人腦聽覺中樞的興奮情況。1材料和方法1.1．兒童神經及智力發育正常實驗分兩組，正常人組和聾人組。正常人組包括30名醫學生，男14名，女16名，年齡范圍20～36歲，平均25歲，雙耳聽力正常。聾人組包括30名聾啞人，男18名，女12名，年齡范圍13～18歲，平均16歲，均無其他神經及精神疾病史，身體、智力發育正常；均為后天藥物致聾，致聾時間為1～16年，平均4年；電測聽示感音神經性聾，骨、氣導為一致下降型，左耳聽力70～105dBHL，右耳聽力70～110dBHL。1.2semi掃描參數采用GE公司1.5T磁共振全身掃描儀。對所有受試者行T1權重成像（T1weightedimage,T1WI）和功能磁共振（functionalmagneticresonanceimaging,fMRI）掃描。fMRI掃描采用EPI技術。成像參數：TR3000ms,TE40ms，反轉角90度，BH62.50KHz。FOV24cm×24cm，矩陣128×128。層厚7mm，層間距1mm，共20層，包括全腦范圍。1.3其他參數的刺激聲音刺激采用組塊設計，聲音刺激用1000Hz純音，強度140dBSPL，持續時間500ms，刺激間隔500ms，刺激施加頻率1Hz。所用的純音用GOLD-WAVE軟件經計算機模擬產生。對照狀態時不施加聲音刺激，其他與刺激狀態相同。檢查過程中受試者保持身體靜止，自然閉眼，均勻呼吸，注意聽耳機內的聲音。刺激內容通過RT公司goggle系統施加，其耳機為特制的壓耳式。MRI設備的噪聲是影響有關聲音刺激的主要因素，本機房的本底噪聲約為100dB，本研究采取的抑制噪聲的措施包括：(1)刺激聲音采用1000Hz的頻率，這樣可以與機器噪聲的頻率有一定的差別，受試者可以在噪聲背景中容易識別目標聲音。(2)目標聲音的音量盡量放大，本試驗中采用的聲音強度為140dB，這樣可以使機器噪聲相對較小；(3)囑受試者盡量將注意力集中于目標聲音，注意力集中于刺激聲音會明顯增加聽覺中樞的激活；(4)試驗前，受試者進入MRI設備內適應噪聲環境，逐漸形成對噪聲的注意力下降；(5)對照刺激的設計除目標聲音外嚴格仿照任務刺激，因此可以在機器內部數學運算中最大程度“減去”非刺激成分；(6)受試者的聲音刺激通過特制的耳機施加，該耳機不僅可以高保真地傳遞目標聲音，而且可以大幅度減低機器噪聲；(7)受試者頭部和身體下面墊上柔軟的棉墊，籍此減少經由身體傳遞的震動。1.4像素2個像素和連續激活區用SPM99軟件進行預處理和統計分析。激活范圍閾值設定為10個像素，即連續激活像素數達到10個以上的區域被認為是有意義激活區。用SPSS12.0forWindows軟件對各腦功能區的激活強度行t-檢驗，統計閾值概率設定為p<0.05。2結果2.1腦內音刺激試驗30例正常受試者中，右側顳橫回、顳平面前極及顳平面和左側顳橫回、顳平面前極及中央前回激活出現率最高（100%）。而左側顳平面和左側小腦半球則只有9例激活，而且激活強度較其他腦區低。正常人接受純音刺激時，兩側初級聽覺中樞-顳橫回、次級聽覺中樞-顳平面前極和顳平面明顯激活；除聽覺中樞激活外，位于外側裂周圍的中央前回、中央后回、顳上回（除除顳橫回、顳平面前極、顳平面以外的部分）、緣上回和額下回均表現明顯的激活，且激活強度和激活的像素數很高（圖1）。枕葉和小腦半球的激活在右側半球表現得更為顯著。2.2區域結構的激活聾人純音激活腦區與正常人相似，兩側初級、次級聽覺中樞亦明顯激活。除聽覺中樞激活外，位于外側裂周圍的中央前回、中央后回、緣上回和額下回均表現明顯的激活，兩側中央前、后回激活強度和激活的像素數很高；右側枕葉激活較對側更顯著，右側小腦半球可見較弱的散在點狀激活區（圖2）。將正常人和聾人各腦區的激活強度進行獨立樣本t檢驗，正常人激活強度顯著高于聾人的腦區有：兩側顳橫回、顳平面前極、額下回、左側顳上回、右側顳平面（P<0.05）。聾人激活強度顯著高于正常人的腦區有：兩側枕葉、中央后回、中央前回（P<0.05）；兩組無明顯差異的腦區為兩側小腦半球、左側顳平面、兩側緣上回、右側顳上回（P>0.05）（表-1）。3討論3.1正常患者的聲音刺激情況本研究30例聾人均為藥物中毒性聾，屬于感音神經性聾的一種。大部分聾人受試者均表現兩側顳橫回激活和次級聽覺中樞顳平面前極、顳平面的激活，其激活模式與正常人無明顯差別。本結果符合臨床對耳聾患者的觀察，一般的耳聾患者，尤其是后天性耳聾者都有一定的殘余聽力，完全喪失聽力者較少。本試驗采用了大音量的聲音刺激，大部分耳聾患者在這種刺激強度下都可以或多或少地聽到聲音。經檢查后調查，83%的聾人受試者表示能聽到聲音，但比正常受試者聽到的聲音要小得多。對比分析發現，正常人接受純音刺激時聽覺中樞激活比聾人接受同樣刺激的激活要強。以P<0.05為標準，除左側顳平面以外的兩側聽覺中樞均顯示顯著性差異，以右側表現更明顯。本研究的聾人和正常人受試者接受同樣SPL的純音。客觀上兩個聲音相同，但感覺上聾人聽到的聲音卻要小很多。同樣的140dB的聲音對于聽閾為10dB的正常人相當于閾上130dB，而對于聽閾為80dB的聾人則相當于閾上60dB。筆者認為正是這種實際感受的差異造成了聾人聽覺中樞激活要弱于正常人。在一定程度上，本研究中聾人和正常人聽相同SPL的聲音，相當于正常人兩次聽不同SPL的聲音。曾經有研究證實隨SPL的提高兩側聽覺中樞的激活明顯增加，以初級聽覺中樞為主。Jancke對14個正常受試者的聲音刺激的SPL從75dB逐漸增加到95dB，兩側初級和次級聽覺中樞（BA41/42）激活體積均有明顯增加，但信號強度增加不明顯。在腦磁圖的研究中也得到了相似的結果，Bilecen采用1000Hz的純音，在不同的SPL下研究，發現兩側聽覺中樞的激活強度隨SPL的增加明顯增強。且該研究還發現隨著SPL增加，激活中樞有輕度向后內方向移位的趨勢。本研究的現象符合上述不同SPL變化對聽覺中樞的影響，但尚不宜完全用SPL的不同來解釋兩類人群間的差異，畢竟聾人存在聽覺器官損壞、聽覺習慣改變、中樞重組等情況，對此問題尚需深入的研究。3.2視覺皮質激活正常人和聾人的兩側枕葉均表現明顯的激活。枕葉的激活區域集中在距狀溝的附近以及鄰近的視輻射范圍內。眾所周知，距狀溝附近的皮層為視覺中樞，該部位激活一般都發生在視覺刺激時。但是，本研究所有受試者在檢查過程中都要求閉眼，而且任務刺激和對照刺激中受試者的狀態一致，因此不能完全用檢查中的視覺刺激來解釋枕葉的激活。這種跨感覺區域的激活首先在視覺的研究中被發現。Charles的MEG研究發現盲人的視覺區域被用來執行聽覺的功能。在另一項使用MEG的研究中,Eva發現聾人接受視覺刺激可以引起聽覺皮層激活。在動物實驗中發現如果原有的一種感覺模式缺乏相應的沖動傳入，人腦可以將負責該功能的腦區重組，重新賦予該腦區新的感覺功能。人腦的這種能力被稱為：感覺模式交互可塑性（cross-modalplasticity）。對于這種感覺模式交互可塑性有不同的學說，一種學說認為：大腦皮層下負責多種感覺通路的結構發生了變化，當它們失去了來自某一種通路的刺激時，其突觸就會被其他尚存的感覺道接管。另一種學說認為：這種現象是因有皮層間潛在的、預先存在的聯系所致。感覺模式交互可塑性是該橫向聯系被激發了，因而可以發生視覺皮層作為聽覺皮層使用或聽覺皮層作為視覺皮層使用的現象，而不存在皮層下結構導向的變化。上述的報告都是在某種感覺受損時的結果。而在本研究中發現正常人接受純音刺激時就表現明確的視覺皮層激活，即正常人聽覺刺激可以在視覺中樞進行輔助處理。這種現象是否可以理解為視覺和聽覺模式之間存在著固有的皮層間聯系，在此基礎上，這些中樞才能在某一項功能受損時去加強另一種功能。本研究還發現聾人接受聲音刺激時視覺皮層的激活較正常人強，提示耳聾時聽覺和視覺皮層之間的功能發生了新的重組。有關此類的研究文獻報道很少，但Weeks的研究得到了與本研究近似的結果。他使用PET研究正常人和聾人聽覺刺激反應，觀察到聾人右側枕葉視覺中樞參與聽覺的處理，且發現右側枕葉和右側頂下小葉具有相同的代謝活動。3.3腦區聯合處理除枕葉外，本研究在純音刺激中還發現了其他腦區激活。其中包括額下回、緣上回、中央前回和中央后回，而且聾人中央前、后回的激活較正常人顯著。這些腦區大都位于聽覺中樞周圍，反映了人腦對各種傳入信息進行多部位聯合處理的特征。Bushara的研究比較了聽覺和視覺的輔助處理腦區，結果發現在兩側頂葉和額下回存在著廣泛的區域，以整合分析聽覺和視覺的信息。這些腦區互相聯系，以大腦特有的網絡模式來對各種感覺