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(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻喉科中山大學(xué)聽(tīng)力與言語(yǔ)疾病研究所

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相關(guān)視覺(jué)刺激抑制聽(tīng)覺(jué)相關(guān)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(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻喉科中山大學(xué)聽(tīng)力與言語(yǔ)疾病研究所

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

【關(guān)鍵詞】視聽(tīng)聯(lián)合刺激；事件相關(guān)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(duì)單獨(dú)聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)事件相關(guān)電位(ERP)的研究均比較多。然而，越來(lái)越多的研究顯示視－聽(tīng)皮層存在相互影響，并且與聽(tīng)覺(jué)發(fā)育密切相關(guān)[1][2]。本研究擬通過(guò)用128導(dǎo)腦電探討視－聽(tīng)聯(lián)合刺激模式事件相關(guān)電位的特點(diǎn)及視-聽(tīng)皮層處理相關(guān)關(guān)系。

1　資料與方法

1研究對(duì)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(tīng)閾檢測(cè)均小于25dB HL（GSI 61，250～8000Hz倍頻程聽(tīng)閾）；聲導(dǎo)抗為A型鼓室圖（GSI 33 Version 2，226Hz探測(cè)音）。視力正?；虺C正后視力正常。否認(rèn)精神病史或正在使用精神興奮或抑制藥物，否認(rèn)耳毒性藥物的攝入和職業(yè)噪音暴露；否認(rèn)酒精、藥物濫用史。

2　ERP檢測(cè)

2.1刺激材料

實(shí)驗(yàn)刺激包括活動(dòng)視覺(jué)刺激和聽(tīng)覺(jué)刺激。刺激分3組：第一組（視－聽(tīng)聯(lián)合刺激）：標(biāo)準(zhǔn)刺激（口形[a]+發(fā)音[a]，占85%，419ms后開(kāi)始發(fā)音刺激，見(jiàn)圖1），變異刺激（口形[i]+發(fā)音[i]，占15%，415ms后開(kāi)始發(fā)音刺激；第二組（視覺(jué)刺激，第一組刺激去除聲音）：標(biāo)準(zhǔn)刺激（口形[a]，占85%），變異刺激（口形[i]，占15%）；第三組（聽(tīng)覺(jué)刺激，第一組刺激去除視覺(jué)）：標(biāo)準(zhǔn)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(jī)作業(yè)，其中第一個(gè)差異刺激前有40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激，每個(gè)差異刺激前有1個(gè)（第一組）或1個(gè)以上（第二、三組）標(biāo)準(zhǔn)刺激。標(biāo)準(zhǔn)刺激持續(xù)時(shí)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(dòng)，聲場(chǎng)給聲，雙耳刺激，聲音通過(guò)揚(yáng)聲器調(diào)整至舒適閾。

圖1　視－聽(tīng)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(kāi)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(guò)程

采用美國(guó)EGI公司128導(dǎo)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(xiàng)，消除的顧慮。測(cè)試在聲電屏蔽室內(nèi)進(jìn)行。要求測(cè)試時(shí)受試者采取坐位并保持清醒狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)過(guò)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(dòng)。按EGI公司的網(wǎng)狀電極帽使用手冊(cè)戴好128導(dǎo)電極帽，檢測(cè)電極與皮膚間阻抗< 40kΩ后開(kāi)始測(cè)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(guò)程分為二部分，中間讓受試者休息10分鐘。

檢查結(jié)束后，對(duì)記錄的EEG數(shù)據(jù)用Net Station分析系統(tǒng)進(jìn)行離線(xiàn)分析，經(jīng)過(guò)濾波(0.1Hz~30Hz)、腦電分段（epoch，-100ms~+1000ms）、去除偽跡（artifact re?jection）（眼動(dòng)、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(xiàn)校正（baseline correc?tion)及差異波計(jì)算等八個(gè)步驟對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[4][5]。

2.3波形的判定及結(jié)果分析

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

3　統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所有數(shù)據(jù)均用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或配對(duì)t檢驗(yàn)，P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

4　結(jié)果

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

如圖2所示，視－聽(tīng)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)刺激能誘發(fā)視覺(jué)刺激N1波和N2以及聽(tīng)覺(jué)刺激在600ms左右出現(xiàn)的正向波。ERP波的潛伏期與波幅見(jiàn)表1，結(jié)果顯示視聽(tīng)聯(lián)合刺激誘發(fā)的N1波形與單純視覺(jué)刺激誘出的波形一致性較好，潛伏期、波幅均無(wú)顯著差異。單純聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)在600ms左右出現(xiàn)正向波，由于聽(tīng)覺(jué)刺激開(kāi)始于419ms，因此被認(rèn)為是聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)的P1波。研究發(fā)現(xiàn)視聽(tīng)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(tīng)覺(jué)刺激相比波幅絕對(duì)值減弱（P＝0.04）。腦地形圖顯示單純的聽(tīng)覺(jué)刺激反應(yīng)的P1波分布在頂－顳區(qū)，而視－聽(tīng)聯(lián)合刺激聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)的P1波分布在枕－頂區(qū)域，向視覺(jué)中樞靠近。而視聽(tīng)聯(lián)合刺激誘發(fā)的N2波形與單純視覺(jué)刺激相比波幅減弱（P=0.045)。

圖2　視－聽(tīng)聯(lián)合刺激與單視覺(jué)、單聽(tīng)覺(jué)刺激ERP比較（組平均），視聽(tīng)聯(lián)合刺激誘發(fā)的P1波與單純聽(tīng)覺(jué)刺激相比波幅絕對(duì)值減弱a:視－聽(tīng)聯(lián)合刺激，誘發(fā)視覺(jué)刺激N1波和N2以及聽(tīng)覺(jué)刺激在600ms左右出現(xiàn)的正向波。b:單純視覺(jué)刺激，誘發(fā)視覺(jué)刺激N1波和N2。c:單純聽(tīng)覺(jué)刺激，由于聽(tīng)覺(jué)刺激開(kāi)始于419ms，因此600ms左右出現(xiàn)的正向波被認(rèn)為是聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)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(guān)電位(event related potentials,ERP)指給予神經(jīng)系統(tǒng)特定的刺激，使大腦對(duì)刺激的信息進(jìn)行正性或負(fù)性加工，在大腦的相應(yīng)部位產(chǎn)生與刺激有相對(duì)固定時(shí)間間隔(“鎖時(shí)關(guān)系”)和特定位相的生物電反應(yīng)。因其具有時(shí)間分辨率高、無(wú)創(chuàng)性以及能鎖時(shí)性的反映神經(jīng)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程等特點(diǎn)，被譽(yù)為“觀察腦高級(jí)功能的窗口”[3,4,5]。

既往關(guān)于聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)ERP的研究均比較多，然而，越來(lái)越多的研究顯示視－聽(tīng)皮層相互影響[2][6][7]，并且與聽(tīng)覺(jué)發(fā)育密切相關(guān)，但相關(guān)的報(bào)道較少。已發(fā)現(xiàn)的ERP成分主要有皮層慢反應(yīng)P1-N1- P2、失匹配負(fù)波（MMN）、N2b-P3b（P300)、N400等[8]。P300，N400需要受試者的配合，涉及反應(yīng)內(nèi)容較復(fù)雜，因此限制了其應(yīng)用范圍。研究顯示P1的潛伏期被認(rèn)為是聽(tīng)覺(jué)中樞成熟的生理學(xué)標(biāo)志[9,10-13]，其常用于聽(tīng)覺(jué)發(fā)育、特別是人工耳蝸術(shù)后發(fā)育的評(píng)估，因其能反映腦高級(jí)處理過(guò)程，因此也常用于腦中樞發(fā)育的評(píng)估。

表1　視－聽(tīng)聯(lián)合刺激與單純視覺(jué)、單純聽(tīng)覺(jué)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(tīng)聯(lián)合刺激與單純聽(tīng)覺(jué)刺激相比，其在600ms左右出現(xiàn)的正向波波幅絕對(duì)值減弱，且腦地形圖顯示單純的聽(tīng)覺(jué)刺激反應(yīng)的P1波分布在頂－顳區(qū)，而視－聽(tīng)聯(lián)合刺激聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)的P1波分布在枕－頂區(qū)域，向視覺(jué)中樞靠近。王明時(shí)[14]等分析視覺(jué)單一刺激、聽(tīng)覺(jué)單一刺激和視聽(tīng)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(tīng)交叉模式下的活動(dòng)規(guī)律也體現(xiàn)了人腦在多感覺(jué)模式下感覺(jué)的交叉與綜合。其報(bào)導(dǎo)在聽(tīng)力信號(hào)刺激后100～200ms左右出現(xiàn)了gamma活動(dòng)增強(qiáng),認(rèn)為gamma波活動(dòng)可能與大腦對(duì)聲音信號(hào)的感知有關(guān)。趙麗娜[15]等采用128導(dǎo)腦電采集系統(tǒng)，研究18~29歲正常人視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)腦區(qū)在認(rèn)知過(guò)程中的同步性，發(fā)現(xiàn)在視聽(tīng)覺(jué)同時(shí)利用模式下，視覺(jué)腦區(qū)和聽(tīng)覺(jué)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(rèn)知事物時(shí)，相關(guān)的腦區(qū)間自動(dòng)產(chǎn)生了神經(jīng)活動(dòng)的同步化。然而王悟夷[16]等通過(guò)比較研究視體聯(lián)合靶刺激和視、體單獨(dú)靶刺激的行為學(xué)和ERP結(jié)果，發(fā)現(xiàn)視體聯(lián)合刺激雙模增進(jìn)作用。因此認(rèn)為，腦區(qū)可能存在多個(gè)交互模式，部分可能有協(xié)同作用，部分則相互抑制[17]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)視-聽(tīng)聯(lián)合刺激聽(tīng)覺(jué)P1波較單純聽(tīng)覺(jué)刺激P1波的波幅減弱，且腦地形圖顯示視-聽(tīng)聯(lián)合刺激的聽(tīng)覺(jué)P1波分布向視覺(jué)中樞靠近，說(shuō)明視覺(jué)刺激對(duì)同意義聽(tīng)覺(jué)刺激為抑制作用。

Sandmann[18]等報(bào)道全聾患者視覺(jué)刺激的聽(tīng)覺(jué)皮層活躍區(qū)域越大，則術(shù)后聽(tīng)覺(jué)恢復(fù)越差，并且術(shù)后聽(tīng)覺(jué)恢復(fù)情況與聽(tīng)覺(jué)刺激的活躍區(qū)密切相關(guān)。Doucet[19]等發(fā)現(xiàn)人工耳蝸恢復(fù)良好的患兒的聽(tīng)覺(jué)刺激皮層區(qū)域比恢復(fù)不良的大，并且在視覺(jué)皮層區(qū)有相關(guān)的活躍區(qū)域。說(shuō)明視－聽(tīng)皮層存在交互可塑性，并且視覺(jué)的處理可能會(huì)抑制聽(tīng)覺(jué)的發(fā)育。目前并未有文獻(xiàn)表明視聽(tīng)聯(lián)合刺激會(huì)對(duì)視覺(jué)刺激產(chǎn)生輕微抑制作用，研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)視聽(tīng)聯(lián)合刺激與單純視覺(jué)刺激誘出的N1波波形一致性較好，潛伏期、波幅均無(wú)顯著性差異，結(jié)果中視聽(tīng)聯(lián)合刺激N2波幅降低，推測(cè)的原因可能是受試者測(cè)試開(kāi)始后已明確自己的測(cè)試內(nèi)容，導(dǎo)致視聽(tīng)聯(lián)合刺激組受試者在一定時(shí)間間隔內(nèi)會(huì)潛意識(shí)地尋找聲音，進(jìn)而導(dǎo)致視覺(jué)處理減弱的現(xiàn)象?？赡苈?tīng)覺(jué)的出現(xiàn)也會(huì)對(duì)視覺(jué)的處理有一定的抑制作用。本研究采用了視－聽(tīng)聯(lián)合刺激，研究發(fā)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)刺激誘出的反應(yīng)明顯遲于視覺(jué)刺激。這與聲音刺激開(kāi)始時(shí)間遲于視覺(jué)刺激有關(guān)（約延遲419ms左右），但更為接近實(shí)際交流的情況。結(jié)果亦顯示相關(guān)視覺(jué)刺激可抑制聽(tīng)覺(jué)的處理，因此提示在聽(tīng)覺(jué)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中，可能避免視覺(jué)刺激（唇讀）的康復(fù)效果更佳，但相關(guān)的研究需要進(jìn)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(jiǎn)介：劉佳浩，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向:聽(tīng)力學(xué)與言語(yǔ)疾病劉佳浩和梁茂金并列第一作者

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81170921）

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.01.011

【中圖分類(lèi)號(hào)】R764.44

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672-2922（2016）01-53-4