劉鈺瑩 孫偉

1上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科

2紐約州立布法羅大學(xué)聽力與聾病中心

耳鳴是臨床的常見疾病，是在周圍環(huán)境沒有聲源的情況下，出現(xiàn)主觀聲覺的癥狀。耳鳴患者也常常出現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)度聲音過敏感的癥狀，即臨床所說的聽覺過敏。聽覺過敏是聽覺耐受性的下降,表現(xiàn)為對(duì)正常環(huán)境聲音出現(xiàn)超敏感、無法耐受或驚恐的反應(yīng)[1-4]。這兩種癥狀都可能由多種藥物，壓力，疾病或接觸噪音引起[5-7]。

聲音的響度是對(duì)聲波震動(dòng)的主觀反應(yīng)，它與聲音的物理特性有關(guān)。響度與聲音的能量成正相關(guān)，是一種心理屬性，聲音的響度由聲音能量轉(zhuǎn)換成聽神經(jīng)興奮產(chǎn)生，并經(jīng)過聽覺中樞系統(tǒng)的過濾和整合最終在大腦中形成[8]。許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)都參與了聲音和語音信號(hào)的處理，因而聲音的感知也與人的心理狀態(tài)和某些疾病相關(guān)[9]。目前聽力的受損程度可通過聽覺誘發(fā)電位來客觀評(píng)價(jià)，但主觀響度仍無法用客觀檢測來量化，僅能依靠心理物理學(xué)來測定，例如感知量表[10]、參考聲音相匹配[11]等方法。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，這些主觀測試的方法不能直接照搬，比較常見的方法是用動(dòng)物對(duì)刺激聲的反應(yīng)時(shí)間（reaction time）來評(píng)價(jià)聲音的響度[12]，研究發(fā)現(xiàn)聲音反應(yīng)時(shí)間隨著聲音強(qiáng)度的提高而縮短[13]，聲音的響度越高，需要的反應(yīng)時(shí)間越短，因而聲音反應(yīng)時(shí)間被用來衡量受試者或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物的響度變化[14-17]，近年也被用來評(píng)價(jià)聽力受損后出現(xiàn)的聽覺重振[17]、和聽覺過敏[18-20]。

臨床中常對(duì)耳鳴患者進(jìn)行聲音治療，但部分伴聽覺過敏的患者，由于其響度容忍性下降，對(duì)聲治療無法接受。這是否是由于聲治療選擇的強(qiáng)度不合適，還是治療聲對(duì)耳鳴產(chǎn)生了不適的影響，還尚未清楚。本實(shí)驗(yàn)擬通過觀察大鼠聲反應(yīng)時(shí)間的變化，來研究掩蔽聲對(duì)響度的影響，從而為臨床聲治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

成年雄性聽力正常Sprague-Dawley大鼠（5只，Harlan Laboratories，美國）用于行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。動(dòng)物聽力狀況用聽性腦干誘發(fā)電位檢測。大鼠飼養(yǎng)于紐約州立大學(xué)布法羅分校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均通過紐約州立布法羅大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理委員會(huì)審批同意。

1.2 行為訓(xùn)練

行為訓(xùn)練設(shè)備使用美國Med Associates公司的行為訓(xùn)練模塊構(gòu)建，刺激聲和行為訓(xùn)練由TDT系統(tǒng)模塊（System 3，RP6和RP2）和自行開發(fā)的軟件控制[20]。訓(xùn)練箱具有一個(gè)位于中間用于啟動(dòng)測試實(shí)驗(yàn)的鼻觸發(fā)器，配有紅外線入口探測器的食物分配器安置于兩側(cè)，刺激聲由安裝在箱子頂部的揚(yáng)聲器產(chǎn)生。

在訓(xùn)練前，首先對(duì)參與訓(xùn)練的大鼠進(jìn)行食物限制，使它們達(dá)到正常體重的85%，以保持它們對(duì)行為訓(xùn)練的積極性。行為訓(xùn)練過程中，先訓(xùn)練大鼠探測鼻觸發(fā)器以引發(fā)刺激聲。聲音開始后，大鼠需要戳入左側(cè)或右側(cè)的食物分配器取食。在訓(xùn)練期間，通過食物顆粒（Bio-Serv公司，新澤西，美國）強(qiáng)化大鼠在強(qiáng)聲發(fā)生時(shí)（90 dB SPL）觸發(fā)右側(cè)分配器，弱音發(fā)生時(shí)（40 dB SPL），觸發(fā)左側(cè)分配器。選擇正確觸發(fā)投食，選擇錯(cuò)誤將觸發(fā)懲罰，懲罰包括不釋放食物顆粒、并在10秒內(nèi)不能重新觸發(fā)。為了減少大鼠隨機(jī)觸發(fā)食物分配器，而不注意聲音刺激，刺激聲在大鼠頭部進(jìn)入觸發(fā)器2秒后才啟動(dòng)（最低等待時(shí)間），早期退出，不會(huì)觸發(fā)聲音刺激或投放食物。

當(dāng)訓(xùn)練準(zhǔn)確度達(dá)到95%以后，改為測試模式，刺激聲為50 ms的窄帶噪聲（中心頻率在2kHz，40-110 dB SPL，10 dB步長），聲音強(qiáng)度隨機(jī)呈現(xiàn)，每次測試時(shí)間為30分鐘左右（投放食物170-200粒），盡可能排除饑餓程度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，以便測試大鼠對(duì)不同聲強(qiáng)的反應(yīng)時(shí)間（從聲刺激開始到大鼠從鼻觸發(fā)器撤回的時(shí)間）。在測試期間，在食物分配器的兩側(cè)均可以得到到食物獎(jiǎng)勵(lì)，大鼠必須在聲音開始后10秒內(nèi)取食，10秒內(nèi)沒有反應(yīng)則視為未命中，反應(yīng)時(shí)間僅在取食成功后被記錄。在測試的第二天，需要重新對(duì)大鼠行為進(jìn)行訓(xùn)練，以強(qiáng)化測試的準(zhǔn)確性。測試在安靜和有掩蔽聲的狀態(tài)下分別進(jìn)行，掩蔽聲為70 dB SPL的白噪聲。每種狀態(tài)至少分別重復(fù)測試3天以上。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

資料分析采用Prism 7統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)不同聲強(qiáng)下的反應(yīng)時(shí)間在聲掩蔽前后進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，比較各聲強(qiáng)處反應(yīng)時(shí)間的差別。P＜0.05差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

大鼠對(duì)40-110 dB SPL的窄帶噪聲的平均反應(yīng)時(shí)間在300-870 ms之間，表現(xiàn)為低聲強(qiáng)時(shí)反應(yīng)時(shí)間較長而高聲強(qiáng)時(shí)反應(yīng)時(shí)間較短，反應(yīng)時(shí)間-聲強(qiáng)曲線均表現(xiàn)為中低聲強(qiáng)處較平坦而高聲強(qiáng)時(shí)變陡峭（圖1）。在40、50、60、70、80、90、100 和110 dB SPL下的平均反應(yīng)時(shí)間（n=5）分別為642.1±60.08、650.2±50.68、655.1±54.72、716.5±41.57、659.4±58.43、468.6±44.45、435.1±49.74 和 408.1±47.55 ms。不同大鼠的反應(yīng)時(shí)間存在個(gè)體差異。

圖1 大鼠的聲音反應(yīng)時(shí)間-強(qiáng)度曲線Fig.1 Reaction time–sound intensity curve of the rats

當(dāng)給予70 dB SPL的掩蔽聲時(shí)，大鼠在低聲強(qiáng)（40-50 dB SPL）的反應(yīng)時(shí)間較未干預(yù)時(shí)明顯延長，而在掩蔽聲強(qiáng)附近(70-80 dB SPL)則明顯縮短（圖2）。掩蔽后在不同聲強(qiáng)40、50、60、70、80、90、100和110 dB SPL的平均反應(yīng)時(shí)間（n=5）分別為1313±105.9、973.6±106.6、586.9±40.21、544.8±34.86、480.2±23.71、457.7±23.4、426.7±25.05 和395.6±30.79 ms。在40 、50 、70、80 dB SPL聲強(qiáng)時(shí)未掩蔽與掩蔽后的反應(yīng)時(shí)間具有顯著性差異（t=5.51,2.74,3.17 and 2.84,P＜0.05）；而80 dB SPL以上的高聲強(qiáng)處反應(yīng)時(shí)間無明顯變化。長（P＜0.05），而在掩蔽聲強(qiáng)附近70、80 dB SPL則明顯縮短（P＜0.05），80 dB SPL以上的高聲強(qiáng)處反應(yīng)時(shí)間無明顯變化(n=5)。

圖2 白噪聲掩蔽前后反應(yīng)時(shí)間的變化Fig.2 The reaction time with/without a background noise

3 討論

本實(shí)驗(yàn)的主要發(fā)現(xiàn)是大鼠在低聲強(qiáng)時(shí)反應(yīng)時(shí)間明顯延長，反應(yīng)時(shí)間隨著聲音強(qiáng)度的增高而明顯縮短。這與以前在人和其他動(dòng)物（猴子、貓）的報(bào)道基本一致[17,21]。本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間在出現(xiàn)掩蔽聲時(shí)明顯改變，當(dāng)測試聲低于掩蔽聲時(shí)，反應(yīng)時(shí)間明顯變長；當(dāng)刺激聲聲強(qiáng)與掩蔽聲接近時(shí)，反應(yīng)時(shí)間明顯減弱，而當(dāng)刺激聲聲強(qiáng)明顯高于掩蔽聲時(shí)反應(yīng)時(shí)間不變。

掩蔽是聽覺測試的常用手段，但掩蔽聲對(duì)于測試聲響度的研究尚未有報(bào)道。我們的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)掩蔽聲超過刺激聲的強(qiáng)度時(shí)，由于掩蔽聲降低了原有聲音的強(qiáng)度，因而反應(yīng)時(shí)間延長、響度減弱。但當(dāng)掩蔽聲與測試聲強(qiáng)接近時(shí)，不能充分掩蔽測試聲，會(huì)導(dǎo)致測試聲的響度增高，反應(yīng)時(shí)間變短。Lentz等人發(fā)現(xiàn)，與相同級(jí)別的一個(gè)音相比，兩個(gè)音會(huì)產(chǎn)生較短的反應(yīng)時(shí)間，正如響度的頻譜增益所預(yù)期的一樣。我們的實(shí)驗(yàn)中掩蔽聲強(qiáng)與刺激聲強(qiáng)接近時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較無掩蔽時(shí)縮短，可能同樣是聲音的頻譜增益效應(yīng)。當(dāng)掩蔽聲低于測試聲時(shí)，對(duì)其響度無明顯影響，因而反應(yīng)時(shí)間無明顯變化。此外，還有一種可能是反應(yīng)時(shí)間也受信噪比的影響而改變，與動(dòng)物辨別測試聲信號(hào)的難易程度相關(guān)，既在噪聲環(huán)境中由于難于辨別聲音，需要較長時(shí)間來做出判斷，因而反應(yīng)時(shí)間變長。而在安靜狀態(tài)下，則比較容易做出判斷，因而反應(yīng)時(shí)間較短。如果這種假設(shè)成立，則提示聲音的反應(yīng)時(shí)間不僅僅反應(yīng)聲音的響度，而且與動(dòng)物對(duì)聲音的辨別和聲信號(hào)的處理相關(guān)。

耳鳴掩蔽療法的目的是利用外界的聲音來抑制耳蝸或聽神經(jīng)的自發(fā)性興奮增強(qiáng)的活動(dòng)，其機(jī)制可能是抑制聽覺中樞神經(jīng)通路，從而減輕或抑制對(duì)耳鳴的感受。我們的實(shí)驗(yàn)也提示掩蔽聲有抑制聽覺中樞神經(jīng)通路的作用。但我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)掩蔽聲接近測試聲強(qiáng)時(shí)，響度反而提高，提示在耳鳴治療時(shí)，若掩蔽聲接近或超過耳鳴聲強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致聲音響度提高，部分患者尤其伴聽覺過敏者可能會(huì)自覺響度增加，出現(xiàn)不能耐受的情況。由于聲音的響度還與其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)，掩蔽聲有可能導(dǎo)致其他中樞核團(tuán)的反應(yīng)，因而導(dǎo)致對(duì)掩蔽聲和耳鳴聲耐受性的下降。因而耳鳴、聽覺過敏的治療需要認(rèn)真進(jìn)行耳鳴聲的音調(diào)和強(qiáng)度匹配，調(diào)試干預(yù)音，以期獲得最佳的治療效果。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)初步表明掩蔽聲可對(duì)聲音的反應(yīng)時(shí)間造成影響，可能掩蔽聲可降低弱聲音的響度，但提高近似于掩蔽聲強(qiáng)度的刺激聲的響度。