劉佳浩梁茂金張雪媛蔡躍新陳玲鄭億慶楊海弟陳穗俊張志鋼李小蘭黃茵莉中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院耳鼻喉科中山大學聽力與言語疾病研究所

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相關視覺刺激抑制聽覺相關電位研究

劉佳浩梁茂金張雪媛蔡躍新陳玲鄭億慶＊楊海弟陳穗俊張志鋼李小蘭黃茵莉
中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院耳鼻喉科中山大學聽力與言語疾病研究所

【摘要】目的通過視（口形）－聽（聲音）聯(lián)合刺激的事件相關電位（ERP）的研究，結合腦地形圖分析，探討視-聽聯(lián)合刺激的皮層處理相互關系。方法收集正常青年志愿者19名，年齡22－30歲，予行標準刺激（元音[a]）和變異刺激（元音[i]）的視－聽聯(lián)合刺激及單獨視覺、單獨聽覺刺激ERP檢查。比較三種刺激條件下誘出的ERP的差異。結果視－聽聯(lián)合標準刺激能誘發(fā)視覺刺激N1波和N2以及聽覺刺激在600ms左右出現(xiàn)的正向波（P1波）。視－聽聯(lián)合刺激與單純視覺刺激誘出的波形一致性較好，潛伏期、波幅均無顯著差異。但視－聽聯(lián)合刺激的聽覺P1波較單純聽覺刺激P1波的波幅減弱(P＝0.04)，且腦地形圖顯示視－聽聯(lián)合刺激的聽覺P1波分布向視覺中樞靠近。結論視覺刺激對同意義聽覺反應有抑制作用，且相關視覺刺激能使聽覺刺激激活的區(qū)域向視覺靠近，提示在聽覺康復訓練過程中，可能避免視覺刺激（唇讀）的康復效果更佳，但相關的研究需要進一步的深入。

【關鍵詞】視聽聯(lián)合刺激；事件相關電位；皮層可塑性

Conflicts of Interest and Source of Funding:This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (to Y.Z.,Grant No.81170921).For the remaining authors none were declared.

既往對單獨聽覺及視覺事件相關電位(ERP)的研究均比較多。然而，越來越多的研究顯示視－聽皮層存在相互影響，并且與聽覺發(fā)育密切相關[1][2]。本研究擬通過用128導腦電探討視－聽聯(lián)合刺激模式事件相關電位的特點及視-聽皮層處理相關關系。

1　資料與方法

1研究對象

正常青年健康志愿者19名。其中男性8例，女性11例；年齡22－30歲，平均年齡28.4±8.8歲。

所有受試者純音聽閾檢測均小于25dB HL（GSI 61，250～8000Hz倍頻程聽閾）；聲導抗為A型鼓室圖（GSI 33 Version 2，226Hz探測音）。視力正?；虺C正后視力正常。否認精神病史或正在使用精神興奮或抑制藥物，否認耳毒性藥物的攝入和職業(yè)噪音暴露；否認酒精、藥物濫用史。

2　ERP檢測

2.1刺激材料

實驗刺激包括活動視覺刺激和聽覺刺激。刺激分3組：第一組（視－聽聯(lián)合刺激）：標準刺激（口形[a]+發(fā)音[a]，占85%，419ms后開始發(fā)音刺激，見圖1），變異刺激（口形[i]+發(fā)音[i]，占15%，415ms后開始發(fā)音刺激；第二組（視覺刺激，第一組刺激去除聲音）：標準刺激（口形[a]，占85%），變異刺激（口形[i]，占15%）；第三組（聽覺刺激，第一組刺激去除視覺）：標準刺激（發(fā)音[a] ,占85%），變異刺激：（發(fā)音[i]，占15%）。刺激模式均為偽隨機作業(yè)，其中第一個差異刺激前有40個標準刺激，每個差異刺激前有1個（第一組）或1個以上（第二、三組）標準刺激。標準刺激持續(xù)時間1400ms，刺激間隔1000ms，總次數(shù)為1000次。所有刺激經(jīng)Eprime 2.0軟件（Psychology Software Tools,Inc.，USA）控制，屏膜中央顯示口形活動，聲場給聲，雙耳刺激，聲音通過揚聲器調(diào)整至舒適閾。

圖1　視－聽聯(lián)合刺激模式圖a:刺激[a]口型　b:刺激[a]的波形圖，419ms后開始聲音刺激Figure 1.Audiovisual stimulusa:the mouth shape of [a] b:audiogram of the sound of [a] stimulus from 419 ms

2.2檢查過程

采用美國EGI公司128導腦分析儀（EGI,USA）。檢查前與受試者充分溝通，交待檢查的目的和注意事項，消除的顧慮。測試在聲電屏蔽室內(nèi)進行。要求測試時受試者采取坐位并保持清醒狀態(tài)，實驗過程中，要求受試者放松心情，端正地坐在距顯示器75 cm的位置，少眨眼，頭盡量保持不動。按EGI公司的網(wǎng)狀電極帽使用手冊戴好128導電極帽，檢測電極與皮膚間阻抗< 40kΩ后開始測試[3]。用Net Station（EGI，USA）記錄系統(tǒng)同步的腦電圖（Elec?troencephalograph,EEG）數(shù)據(jù)。檢查過程分為二部分，中間讓受試者休息10分鐘。

檢查結束后，對記錄的EEG數(shù)據(jù)用Net Station分析系統(tǒng)進行離線分析，經(jīng)過濾波(0.1Hz~30Hz)、腦電分段（epoch，-100ms~+1000ms）、去除偽跡（artifact re?jection）（眼動、睜眼、壞電極）、去除壞電極（bad chan?nels replacement）、疊加平均(average)、全腦平均參考電極（average reference）、基線校正（baseline correc?tion)及差異波計算等八個步驟對數(shù)據(jù)進行處理[4][5]。

2.3波形的判定及結果分析

對全腦電極在0~1000ms間尋找偶極子反應區(qū)。在標準刺激與差異刺激上，如果出現(xiàn)明顯的偶極子反應，則確定為反應波形，并分析其峰潛伏期、波幅、腦地形圖、源定位位置與強度差異。

3　統(tǒng)計學方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行分析，所有數(shù)據(jù)均用均值±標準差（x±s）表示，獨立樣本t檢驗或配對t檢驗，P<0.05為有統(tǒng)計學差異。

4　結果

19名受試者中，13名接受視－聽聯(lián)合刺激（第一組），余6名接受視覺刺激和聽覺刺激（第二組，第三組）。由于3名接受視－聽聯(lián)合刺激及1名接受視覺、聽覺刺激受試者數(shù)據(jù)分析過程中有效的記錄分段較少，予去除。即視－聽聯(lián)合刺激（第一組）有效例數(shù)為10例，視覺和聽覺刺激的有效例數(shù)各為5例。

如圖2所示，視－聽聯(lián)合標準刺激能誘發(fā)視覺刺激N1波和N2以及聽覺刺激在600ms左右出現(xiàn)的正向波。ERP波的潛伏期與波幅見表1，結果顯示視聽聯(lián)合刺激誘發(fā)的N1波形與單純視覺刺激誘出的波形一致性較好，潛伏期、波幅均無顯著差異。單純聽覺刺激時在600ms左右出現(xiàn)正向波，由于聽覺刺激開始于419ms，因此被認為是聽覺反應的P1波。研究發(fā)現(xiàn)視聽聯(lián)合刺激在此區(qū)域也出現(xiàn)600ms后的正向波，并且與單純聽覺刺激相比波幅絕對值減弱（P＝0.04）。腦地形圖顯示單純的聽覺刺激反應的P1波分布在頂－顳區(qū)，而視－聽聯(lián)合刺激聽覺反應的P1波分布在枕－頂區(qū)域，向視覺中樞靠近。而視聽聯(lián)合刺激誘發(fā)的N2波形與單純視覺刺激相比波幅減弱（P=0.045)。

圖2　視－聽聯(lián)合刺激與單視覺、單聽覺刺激ERP比較（組平均），視聽聯(lián)合刺激誘發(fā)的P1波與單純聽覺刺激相比波幅絕對值減弱a:視－聽聯(lián)合刺激，誘發(fā)視覺刺激N1波和N2以及聽覺刺激在600ms左右出現(xiàn)的正向波。b:單純視覺刺激，誘發(fā)視覺刺激N1波和N2。c:單純聽覺刺激，由于聽覺刺激開始于419ms，因此600ms左右出現(xiàn)的正向波被認為是聽覺反應的P1波。Figure2.ERP comparisons:Audiovisual stimulus vs.visual stimulus vs.auditory stimulus (average results),P1 amplitude evoked by Audiovisual stimulus was lower than that evoked by auditory stimulus alonea:In audiovisual stimulus,N1 and N2 evoked by visual stimulus and positive wave evoked by auditory stimulus around 600 ms.b:N1 and N2 evoked by visual stimulus alone c:In auditory stimulus,the positive wave around 600 ms is regarded as P1 evoked by auditory stimulus as the auditory stimulus started at 419 ms.

5　討論

事件相關電位(event related potentials,ERP)指給予神經(jīng)系統(tǒng)特定的刺激，使大腦對刺激的信息進行正性或負性加工，在大腦的相應部位產(chǎn)生與刺激有相對固定時間間隔(“鎖時關系”)和特定位相的生物電反應。因其具有時間分辨率高、無創(chuàng)性以及能鎖時性的反映神經(jīng)活動的動態(tài)過程等特點，被譽為“觀察腦高級功能的窗口”[3,4,5]。

既往關于聽覺及視覺ERP的研究均比較多，然而，越來越多的研究顯示視－聽皮層相互影響[2][6][7]，并且與聽覺發(fā)育密切相關，但相關的報道較少。已發(fā)現(xiàn)的ERP成分主要有皮層慢反應P1-N1- P2、失匹配負波（MMN）、N2b-P3b（P300)、N400等[8]。P300，N400需要受試者的配合，涉及反應內(nèi)容較復雜，因此限制了其應用范圍。研究顯示P1的潛伏期被認為是聽覺中樞成熟的生理學標志[9,10-13]，其常用于聽覺發(fā)育、特別是人工耳蝸術后發(fā)育的評估，因其能反映腦高級處理過程，因此也常用于腦中樞發(fā)育的評估。

表1　視－聽聯(lián)合刺激與單純視覺、單純聽覺刺激的潛伏期、波幅的比較Table 1 Comparison of ERP latency and amplitude of audiovisual stimulus,visual stimulus and auditory stimulus

本研究發(fā)現(xiàn)視聽聯(lián)合刺激與單純聽覺刺激相比，其在600ms左右出現(xiàn)的正向波波幅絕對值減弱，且腦地形圖顯示單純的聽覺刺激反應的P1波分布在頂－顳區(qū)，而視－聽聯(lián)合刺激聽覺反應的P1波分布在枕－頂區(qū)域，向視覺中樞靠近。王明時[14]等分析視覺單一刺激、聽覺單一刺激和視聽雙模式刺激誘發(fā)腦電中的gamma節(jié)律也揭示這種模式的存在：gamma節(jié)律在視聽交叉模式下的活動規(guī)律也體現(xiàn)了人腦在多感覺模式下感覺的交叉與綜合。其報導在聽力信號刺激后100～200ms左右出現(xiàn)了gamma活動增強,認為gamma波活動可能與大腦對聲音信號的感知有關。趙麗娜[15]等采用128導腦電采集系統(tǒng)，研究18~29歲正常人視覺、聽覺腦區(qū)在認知過程中的同步性，發(fā)現(xiàn)在視聽覺同時利用模式下，視覺腦區(qū)和聽覺腦區(qū)之間的同步指數(shù)明顯大于與其他腦區(qū)間的同步指數(shù)，表明人在感知和認知事物時，相關的腦區(qū)間自動產(chǎn)生了神經(jīng)活動的同步化。然而王悟夷[16]等通過比較研究視體聯(lián)合靶刺激和視、體單獨靶刺激的行為學和ERP結果，發(fā)現(xiàn)視體聯(lián)合刺激雙模增進作用。因此認為，腦區(qū)可能存在多個交互模式，部分可能有協(xié)同作用，部分則相互抑制[17]。結果發(fā)現(xiàn)視-聽聯(lián)合刺激聽覺P1波較單純聽覺刺激P1波的波幅減弱，且腦地形圖顯示視-聽聯(lián)合刺激的聽覺P1波分布向視覺中樞靠近，說明視覺刺激對同意義聽覺刺激為抑制作用。

Sandmann[18]等報道全聾患者視覺刺激的聽覺皮層活躍區(qū)域越大，則術后聽覺恢復越差，并且術后聽覺恢復情況與聽覺刺激的活躍區(qū)密切相關。Doucet[19]等發(fā)現(xiàn)人工耳蝸恢復良好的患兒的聽覺刺激皮層區(qū)域比恢復不良的大，并且在視覺皮層區(qū)有相關的活躍區(qū)域。說明視－聽皮層存在交互可塑性，并且視覺的處理可能會抑制聽覺的發(fā)育。目前并未有文獻表明視聽聯(lián)合刺激會對視覺刺激產(chǎn)生輕微抑制作用，研究結果也發(fā)現(xiàn)視聽聯(lián)合刺激與單純視覺刺激誘出的N1波波形一致性較好，潛伏期、波幅均無顯著性差異，結果中視聽聯(lián)合刺激N2波幅降低，推測的原因可能是受試者測試開始后已明確自己的測試內(nèi)容，導致視聽聯(lián)合刺激組受試者在一定時間間隔內(nèi)會潛意識地尋找聲音，進而導致視覺處理減弱的現(xiàn)象?？赡苈犛X的出現(xiàn)也會對視覺的處理有一定的抑制作用。本研究采用了視－聽聯(lián)合刺激，研究發(fā)現(xiàn)聽覺刺激誘出的反應明顯遲于視覺刺激。這與聲音刺激開始時間遲于視覺刺激有關（約延遲419ms左右），但更為接近實際交流的情況。結果亦顯示相關視覺刺激可抑制聽覺的處理，因此提示在聽覺康復訓練過程中，可能避免視覺刺激（唇讀）的康復效果更佳，但相關的研究需要進一步的深入。

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·臨床研究·

Related visual stimuli inhibit auditory processing:evidence from event-related potentials

LIU Jiahao ,LIANG Maojin ,ZHANG Xueyuan ,CAI Yuexin ,CHEN Ling ,ZHENG Yiqing ,YANG Haidi ,CHEN Suijun ,ZHANG Zhigang ,LI Xiaolan ,HUANG Yinli
Department of Otolaryngology,Sun Yat-sen Memorial Hospital,and Institute of Hearing and Speech-Language Science,Sun Yat-sen University,Guangzhou,China
Corresponding author:ZHENG YiqingEmail:yiqingzheng@hotmail.com

【Abstract】Objective This study is to investigate the interaction in visual and auditory cortical processing,through audiovisual stimulus ERP combined with topomapping and source analysis.Methods Nineteen normal young volunteers were recruited,aged from 22-30 years.All the subjects undertook audiovisual (vowel [a] vs.vowel [i]),as well as visual and auditory ERP tests.ERP waves under different stimuli were compared.Results Audiovisual stimuli evoked visual N1 and N2,and also a positive wave at about 600 ms.Visual stimulus evoked ERPs were consistent with the visual part of responses to auditory visual stimuli.However,P1 amplitude evoked by audiovisual stimuli was lower than that evoked by auditory stimuli alone (p= 0.04),and topomapping showed that its distribution was close to the visual cortex.Conclusions Related visual stimuli appear to inhibit auditory responses,and cause the auditory response active areas to shift toward the visual response area.The results suggest that in the process of hearing rehabilitation training,avoiding visual stimuli (lip reading) may improve outcomes,although further research is very much needed.

【Key Words】audiovisual combined stimulus; event related potential; cortical plasticity.

收稿日期：（2015-10-09審核人：于黎明）

通訊作者：鄭億慶，Email:yiqingzheng@hotmail.com

作者簡介：劉佳浩，碩士，研究實習員，研究方向:聽力學與言語疾病劉佳浩和梁茂金并列第一作者

基金項目：國家自然科學基金資助項目（81170921）

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.01.011

【中圖分類號】R764.44

【文獻標識碼】A

【文章編號】1672-2922（2016）01-53-4