李亞喬月華，2楊仕明

1徐州醫(yī)學(xué)院聽(tīng)力中心

2徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院臨床聽(tīng)力中心

3中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院，耳鼻咽喉頭頸外科

·綜 述·

動(dòng)物前庭功能的評(píng)價(jià)方法

李亞1喬月華1，2楊仕明3

1徐州醫(yī)學(xué)院聽(tīng)力中心

2徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院臨床聽(tīng)力中心

3中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院，耳鼻咽喉頭頸外科

前庭神經(jīng)系統(tǒng)障礙可導(dǎo)致人和動(dòng)物空間定向和平衡功能的紊亂；前庭是內(nèi)耳的重要組成部分，其起源與耳蝸相同，發(fā)育早于耳蝸，哺乳動(dòng)物出生時(shí)前庭發(fā)育基本完成[1-3]；隨著各種前庭功能障礙的動(dòng)物模型（大鼠“異食癖”暈動(dòng)病模型、水貂嘔吐模型等）不斷建立，人們對(duì)該系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)、功能的認(rèn)識(shí)更加深入；系統(tǒng)的動(dòng)物前庭功能評(píng)價(jià)方法不僅對(duì)動(dòng)物前庭的基礎(chǔ)研究至關(guān)重要，而且有助于對(duì)臨床上前庭疾病的診療。評(píng)價(jià)人前庭功能的方法有很多：對(duì)半規(guī)管功能進(jìn)行檢測(cè)的冷熱試驗(yàn)檢查、對(duì)球囊斑功能進(jìn)行檢測(cè)的cVEMP、對(duì)橢圓囊斑進(jìn)行檢測(cè)的oVEMP等，由于人的實(shí)驗(yàn)研究受制于倫理學(xué)的限制，只有進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)才能更深入地了解前庭的功能和結(jié)構(gòu)，不斷提升前庭系統(tǒng)臨床疾病的診斷與治療水平[4]。本綜述主要介紹幾種用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的前庭檢查方法，并簡(jiǎn)述其與臨床前庭功能檢查的異同。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物；前庭功能檢測(cè)；前庭功能障礙

This work was supported by grants from the National Basic Research Program of China(973 Program)(#2012CB967900；2011CBA01000)，National Natural Science Foundation of China(81400472).

Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

1 一般行為觀察

①觀察動(dòng)物在防御過(guò)程中有無(wú)逃跑及在逃跑過(guò)程中有無(wú)步態(tài)不穩(wěn)、頭左右晃動(dòng)等行為；②動(dòng)物在平時(shí)活動(dòng)狀態(tài)下出現(xiàn)的特征性行為，如軀體卷曲、厭動(dòng)喜臥、四肢外展及肌張力異常、不自主環(huán)行運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)圈)以及興奮過(guò)度等平衡功能的異常表現(xiàn)。③游泳實(shí)驗(yàn)：游泳實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)動(dòng)物前庭功能最常用的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，根據(jù)動(dòng)物的種類選取與之相適的裝置，實(shí)驗(yàn)一般選取在暗室溫水中進(jìn)行，觀察其在水面上游泳的情況，并記錄其游泳的姿勢(shì)，如頭是否向上、是否完全露出水面以及游姿平穩(wěn)性如何等[5-6]；一般情況下，行為觀察主要是反映動(dòng)物的前庭功能，與人的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)圖描記較為相似；其姿勢(shì)調(diào)節(jié)和維持自身的平衡需要前庭系統(tǒng)、本體覺(jué)系統(tǒng)以及視覺(jué)系統(tǒng)共同協(xié)同作用完成，常用于評(píng)價(jià)動(dòng)物在保持平衡過(guò)程中與前庭覺(jué)、本體覺(jué)以及視覺(jué)之間的關(guān)系；該檢查方法不僅反映動(dòng)物在前庭末梢的敏感性，同時(shí)還可以反映其前庭小腦、脊髓、自主神經(jīng)通路等反射情況[5]。

2 空間姿勢(shì)反射

空間姿勢(shì)反射可以評(píng)定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在不同條件姿勢(shì)下的穩(wěn)定性,有一定的實(shí)驗(yàn)室檢查意義。一般認(rèn)為：臨床動(dòng)態(tài)姿勢(shì)圖是反映受試者在非正常情況下維持自身平衡能力的表現(xiàn),用以評(píng)價(jià)前庭覺(jué)、本體覺(jué)以及視覺(jué)在維持平衡過(guò)程中的依賴程度。在實(shí)驗(yàn)室，該反射用于評(píng)價(jià)動(dòng)物前庭末梢的感受性和前庭脊髓神經(jīng)的反射情況；將動(dòng)物置于海綿墊上約50cm（具體高度根據(jù)動(dòng)物個(gè)體大小而定）的高度，擺放成四肢向上的仰臥位，使其自由下落，觀察其下落過(guò)程：正常實(shí)驗(yàn)動(dòng)物表現(xiàn)為四肢著地，俯臥在地面上。當(dāng)出現(xiàn)身體一側(cè)或背部著地則視為異常；此檢查適合于體積較小的嚙齒類動(dòng)物，其機(jī)制為前庭神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)神經(jīng)反射通路調(diào)節(jié)其所支配肌肉的張力，并發(fā)出指令使其適應(yīng)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而糾正身體在空間上的異常姿勢(shì)，以維持其自身的平衡；正常實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可保持“六字”姿勢(shì)，如將其推倒則可立即翻正[7]，空間姿勢(shì)反射在嚙齒類動(dòng)物身上（大鼠、小鼠、家兔等）出現(xiàn)的早，該反應(yīng)通過(guò)球囊和橢圓囊感受器來(lái)感知頭部空間位置的異常，將異常信號(hào)上傳至中樞系統(tǒng)，進(jìn)而完成一系列的空間姿勢(shì)反射[8]?？臻g姿勢(shì)反射不僅僅是人和動(dòng)物自身的一種生理性反射，而且在人和動(dòng)物出生后的成長(zhǎng)過(guò)程中，還反應(yīng)了軀體外周和中樞前庭系統(tǒng)不斷成熟的過(guò)程，而且在骨骼肌的行為反應(yīng)能力上也得到體現(xiàn)[9]。該試驗(yàn)反應(yīng)了在觸覺(jué)、視覺(jué)消失的情況下，單純依靠前庭系統(tǒng)身體的翻正變化情況[10]?？臻g姿勢(shì)反射實(shí)驗(yàn)適用于不依賴視覺(jué)觸發(fā)姿勢(shì)反射的動(dòng)物，如豚鼠、小鼠、家兔等[11]。

3 前庭眼反射(vestibular ocular reflex，VOR)檢測(cè)

眼震電圖是臨床上評(píng)價(jià)前庭功能的常用方法；但是，對(duì)于像小鼠這樣的小動(dòng)物記錄眼震難度較大，有學(xué)者通過(guò)在小鼠結(jié)膜表面安裝磁感應(yīng)線圈，獲得了較好的記錄結(jié)果；該實(shí)驗(yàn)使用自旋轉(zhuǎn)椅進(jìn)行檢測(cè)，該設(shè)備配有眼震電圖記錄儀，可以記錄誘發(fā)出的眼震情況[12]。將清醒狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物固定于轉(zhuǎn)椅中央，動(dòng)物頭的部位于轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)軸中心部位，低頭約30°，使其雙側(cè)水平半規(guī)管與地面平行，之后安插電極，調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；通常旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)刺激方式和頻率與人體轉(zhuǎn)椅實(shí)驗(yàn)方法相似，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，刺激參數(shù)峰速為50d/s-70d/s，刺激頻率為0.08Hz和0.16Hz兩個(gè)頻率[5]，角速度為60°/s-240°/s，該檢測(cè)應(yīng)確保在暗室中操作，為了預(yù)防實(shí)驗(yàn)動(dòng)物因光線太弱進(jìn)入睡眠狀態(tài)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)間歇性對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采取聲光刺激以確保其在清醒狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)一定時(shí)間高強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)刺激后，可觀察由前庭-內(nèi)臟反射通路產(chǎn)生的惡心、嘔吐、恐懼、異食癖等反應(yīng)；該檢測(cè)方法的神經(jīng)通路有兩條組成：一條為直接通路，經(jīng)前庭-孤束通路進(jìn)行傳導(dǎo)，另一條是間接通路，由前庭-臂旁神經(jīng)通路組成[13]?，F(xiàn)階段認(rèn)為，直接通路在該機(jī)制中發(fā)揮主要作用，其參與前庭運(yùn)動(dòng)刺激后所引起的自主神經(jīng)功能紊亂，如心率失常、血壓升高、惡心嘔吐、異食癖等癥狀[14]。

4 前庭誘發(fā)肌源性電位(vestibular evoked myogenic potential，VEMP)

VEMP檢查在臨床較為常用，動(dòng)物檢查應(yīng)用較少,但該檢查能較好的反映球囊功能[15-16]。在做此檢查時(shí)，可以參照Matsuzaki[17]的方法用強(qiáng)短聲進(jìn)行刺激，記錄部位可以選擇頸部伸肌或咬肌，根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類不同進(jìn)行自主設(shè)計(jì)；VEMP受動(dòng)物的肌力及其表面肌電、頭位、頸長(zhǎng)和表皮厚度等影響，該檢測(cè)在動(dòng)物上實(shí)施較為困難、尤其是大型哺乳動(dòng)物，有報(bào)道在豚鼠身上能很好的誘發(fā)出來(lái)，該檢查需要進(jìn)一步改進(jìn)[17-18]。前庭誘發(fā)肌源性電位是用強(qiáng)聲刺激一側(cè)球囊斑，并在該側(cè)緊張的背景肌肉上記錄肌源性電位，是評(píng)價(jià)前庭丘腦通路完整性的一種重要方法，它是一種客觀、無(wú)創(chuàng)的電生理測(cè)試技術(shù)，對(duì)于球囊病變及其相應(yīng)的神經(jīng)通路的完整性的評(píng)價(jià)具有重要的參考價(jià)值[18-19]，VEMP的反射通路包括:外耳、中耳傳音系-內(nèi)耳前庭(球囊斑)-下前庭神經(jīng)-前庭神經(jīng)核一腦干傳導(dǎo)路(內(nèi)側(cè)前庭脊髓路)末梢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)(副神經(jīng))-所支配的骨骼肌，因此，當(dāng)導(dǎo)性耳聾、內(nèi)耳球囊障礙、下前庭神經(jīng)障礙、腦干下部障礙、副神經(jīng)以及胸鎖乳突肌損害等時(shí)，所得到的VEMP結(jié)果均為異常表現(xiàn)[19]。

5 影像技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)的不斷發(fā)展，常規(guī)的手術(shù)解剖不能滿足臨床醫(yī)生對(duì)顳骨和顱底空間細(xì)微結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，計(jì)算機(jī)虛擬交互技術(shù)對(duì)顳骨的形態(tài)研究提供了一種新技術(shù)；科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)體層攝像（computed tomography CT）與高場(chǎng)核磁共振成像技術(shù)（MRI)的發(fā)展，該技術(shù)不僅可以獲得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的前庭橫斷解剖圖，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)的處理既能獲得立體的三維圖形，又能得到精確的解剖測(cè)量數(shù)據(jù)；實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在麻醉的狀態(tài)下獲得前庭各部位的參數(shù)，并且可以進(jìn)行三維數(shù)字模型重建，可清晰直觀的觀察到前庭的立體形態(tài)結(jié)構(gòu)，目前臨床上用于前庭功能評(píng)估影像技術(shù)主要有計(jì)算機(jī)體層攝像、磁共振成像技術(shù)、血管造影等；高分辨計(jì)算機(jī)體層攝像成像技術(shù)，可以清楚顯示前庭迷路結(jié)構(gòu)的完整性，但對(duì)一些軟組織結(jié)構(gòu)（膜迷路結(jié)構(gòu)）分辨不夠清楚[20-21]，但核磁共振成像技術(shù)可以彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)體層攝像的缺陷，對(duì)前庭膜迷路進(jìn)行成像重建，可以獲得較為清晰的圖形。計(jì)算機(jī)體層攝像和核磁共振成像技術(shù)是實(shí)驗(yàn)室評(píng)估動(dòng)物前庭功能狀態(tài)的重要方法；將計(jì)算機(jī)體層攝像和核磁共振成像技術(shù)與計(jì)算機(jī)編程軟件相結(jié)合是評(píng)價(jià)動(dòng)物前庭功能的發(fā)展方向之一；組織切片技術(shù)可以觀察到毛細(xì)胞等細(xì)微結(jié)構(gòu)，從一定程度上可以彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)體層攝像、微計(jì)算機(jī)體層攝像以及核磁共振成像技術(shù)的不足，是實(shí)驗(yàn)室研究前庭解剖精細(xì)結(jié)構(gòu)的重要方法；共聚焦顯微鏡法和連續(xù)組織切片、微型CT也可獲得內(nèi)耳完整形態(tài)參數(shù)進(jìn)行三維重建，但它們只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行離體實(shí)驗(yàn)。

目前，評(píng)價(jià)動(dòng)物前庭功能的檢測(cè)方法還比較少，現(xiàn)有的一些檢測(cè)方法還存在著一些問(wèn)題，究其原因可能與以下三方面有關(guān)(1)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不能與人一樣進(jìn)行完全自主配合，臨床上常用的一些簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)在動(dòng)物身上很難進(jìn)行檢測(cè)如自發(fā)眼震、位置和變位試驗(yàn)等；（2）、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自身生理結(jié)構(gòu)與人有所差異，一些無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確的檢查方法很難在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上進(jìn)行檢測(cè)如cVEMP、oVEMP等檢查[22]；（3）、現(xiàn)有的技術(shù)水平的限制，到目前為止，還不能只依靠一種方法就對(duì)前庭功能做出準(zhǔn)確診斷，尤其是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上，由于各體差異大、動(dòng)物類型多，找到一種適合所有動(dòng)物的檢測(cè)方法是很困難的。前庭神經(jīng)系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)、功能作用極其復(fù)雜，決定了必須引入新檢查思想、新檢查技術(shù)才能不斷對(duì)前庭功能和結(jié)構(gòu)不斷深入了解。由于前庭解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還有很多未知的東西，不是每種前庭功能檢查方法都可以對(duì)前庭功能進(jìn)行精確評(píng)價(jià)；因此，在進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上多種檢查方法合理選擇，進(jìn)行互補(bǔ)、互相印證應(yīng)該是評(píng)價(jià)動(dòng)物前庭功能的最好選擇。

1 Khan Z,Carey J,Park HJ,et al.Abnormal motor behavior and vestib?ulardysfunction in the stargazer mouse mutant.Neuroscience,2004, 127(3):785-796

2 Pau H,Hawker K,Fuchs H,et al.Characterization of a new mouse mutant,flouncer,with a balance defect and inner ear malformation. Otol Neurotol,2004,25(5):707-714.

3 Dou H,Vazquez AE,Namkung Y,et al.Null mutation of alphalD Ca2+channel gene results in deafness but no vestibular defect in mice.J Assoc Res Otolaryngol,2004,5(2):215-226.

4 Diels C,Howarth PA.Frequency characteristics of visually induced motion sickness.Hum Factors.2013;55(3):595–604.

5 Kitada Y,Miyauchi T,Satoh S.Effects of antidepressants in the rat forced-swimming test.Eur J Pharmacol,1981,72(2-3):145-152.

6 鄧安春、楊仕明、黃德亮等.Smad4條件基因敲出小鼠的前庭功能檢測(cè).第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào).2012.34（7）：554.

Deng AC,Yang SM,Huang DL,et al.mad4 gene conditional knockout mice vestibular function test.Third Military Medical University stud?ies Reported.2012.34(7):554.

7 Hard E,Larsson K.Development of air righting in rats.Brain Behav Evol.1975,11（1）:53-59.

8 李亞，張悅.小型豬肌源性誘發(fā)電位的檢測(cè)[J].中華耳科學(xué)雜志.2016,14（1）:21-26.

Li Y,Zhang Y.Estibular-evoked myogenic potentials in miniature pigs [J].Chinese Journal of Otology.2016,14（1）:21-26

9 Monnier M.New findings on the vestibular functions.Schweiz Arch Neurol Neurochir Psychiatr.1965;96(2):243-9.

10 Nishiike S,Okazaki S,Watanabe H,Akizuki H,Imai T,Uno A,et al.The effect of visual-vestibulosoma-tosensory conflict induced by virtual reality on postural stability in humans.J Med Invest. 2013;60(3-4):236-239.

11 Hromatka BS，Tung JY，Kiefer AK，et al．Genetic variants associat?ed with motion sickness point to roles for inner ear development，neurological processes and glucose homeostasis．Hum Mol Genet，2015，24(9):2700-2708．

12 Balaban CD.Neural substrates linking balance control and anxiety. Physiol Behav,2002,77(4-5):469-475.

13 李亞、袁碩龍.小型豬與大鼠不同部位誘發(fā)VEMP的比較[J].中華耳科學(xué)雜志.2016,14（14）:27-31.

Li Y,Yuan SL.Vestibular-evoked myogenic potentials recorded from miniature pigs and rats[J].Chinese Journal of Otology.2016,14（1）: 27-31 Ma.Du Shanshan.Hebei Normal University.2013.

14 Matsuzaki M,Murofushi T.Click-evoked potentials on the neck of the guinea pig.Hear Res,2002,165(1-2):152-155

15 Matsuzaki M,Murofushi T.Disappearance of click-evoked poten?tials on the neck of the guinea pig by pharmacological and surgical destruction of the peripheral vestibular afferent system.Hear Res, 2003，184(1-2):11-15

16 Beisel KW,Wang-Lundberg Y,Maklad A,et al.Development and evolution of the vestibular sensory apparatus of the mammalian ear. J Vestib Res,2005,15(5-6):225-241

17 Li Y,Yuan SL,Vestibular-evoked myogenic potentials recorded from miniature pigs and rats[J].Journal of Otology.11,（2016）138-143.

18 Arshad Q,Nigmatullina Y,Roberts RE,Bhrugubanda V,Asavarut P,Bronstein AM.Left cathodal trans-cranial direct current stimula?tion of the parietal cortex leads to an asym-metrical modulation of the vestibular-ocular reflex.Brain Stimul 2014;7:85-91.

19 K Shimizu,T Murofushi,M Sakurai.Vestibular evoked myogenic po?tentials in multiple sclerosis.Neurol Neurosurg Psychiatry,2000,69: 276-277.

20 Casselman J w,abnormalities Offeciers E F,De Foer B,et al.CT of the inner ear and internal auditory and MR imaging of congential canal.European journal of radiology,2001,40(2):94-104.

21 Namba T,Kobayashi Y,Tabuchi A,et al.Examination of visual function and asthenopia after continuous watching of Three dimen?sional images.Folia Japonica de Ophthalmo logica Clinica 2013;6 (1):10-16.

22 Golding JF,Gresty MA.Pathophysiology and treatment of motion sickness.Curr Opin Neurol 2015;28(1):83–88.

Methodsof vestibular function evaluation in animals

LI Ya1,QIAO Yuehua1,2,YANG Shiming31 Xuzhou Medical College Audiology Center
2 Center of Clinical Audiology,Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College
3 Department of Otolaryngology,Head&Neck Surgery,Institute of Otolaryngology, Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China

Vestibular nervous system dysfunction can cause spatial orientation and balance disorders in both people and animals.The vestibule is an important part of the inner ear,with the same origin as but earlier development than the cochlea,essentially matured at birth in mammals[1-3].With a variety of animal models of vestibular dysfunction being developed(pica rat model of motion sickness,vomiting mink model,etc.),understanding of the structure and function of the vestibular system has been continuously deepened.A systematic vestibular function evaluation system is not only important in basic research in animal models,but also helpful in diagnosis and treatment of vestibular diseases in the clinic.A number of vestibular evaluation methods exist,including caloric test to evaluate semicircular canal functions,cVEMP to evaluate saccular function and oVEMP to evaluate utricular function.Studies in human subjects are limited by ethical constrains,and animal studies are needed to advance understanding of vestibular structures and function and to improve diagnosis and treatment of vestibular disorders[4].Experimental animals,however,are unable to cooperate during vestibular function examination,the approach,therefore,must be different in animals than in people.This review focuses on several approaches for vestibular examination in animals.

experimental animals;vestibular function test;vestibular dysfunction

R764

A

1672-2922（2016）06-819-4

2016-01-26審核人：陳偉）

10.3969/j.issn.1672-2922.2016.06.022

國(guó)家973計(jì)劃重大科學(xué)研究計(jì)劃干細(xì)胞項(xiàng)目（2012CB967900）；國(guó)家973計(jì)劃重大科學(xué)問(wèn)題導(dǎo)向項(xiàng)目（2011CBA01000);國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（81400472）

李亞，碩士，研究方向：耳科學(xué)基礎(chǔ)研究

楊仕明，Email:yangsm301@263.com