馮慧敏金占國劉紅巾賈宏博

1空軍特色醫(yī)學中心航空航天眩暈診療研究中心(北京 100142)

2空軍特色醫(yī)學中心醫(yī)學鑒定科（北京 100142）

3空軍特色醫(yī)學中心(北京 100142)

前庭系統(tǒng)是由三個不同平面的半規(guī)管和兩個耳石器官（橢圓囊和球囊）組成的一個平衡系統(tǒng)，它通過感知頭部空間運動的角加速度和線性加速度，在大腦進行信息整合分析，經(jīng)前庭—眼反射維持凝視穩(wěn)定性，經(jīng)前庭—脊髓反射保持身體平衡[1]?，F(xiàn)今諸多報道稱前庭系統(tǒng)參與大腦認知各個領域的形成，如空間認知能力、記憶力、注意力和執(zhí)行能力等。

美國健康營養(yǎng)管理學會2015年報道了一組數(shù)據(jù)，統(tǒng)計1999-2004年間2006名前庭功能障礙者，發(fā)現(xiàn)約60%的人存在日常生活能力（Activities of Daily Living，ADL）受限，大部分人存在財務管理能力障礙，其中相對于視力減退和聽力下降等因素，前庭功能在年齡與ADLs中的關聯(lián)比較高，為21.7%[2]；2016年報道一組數(shù)據(jù)，統(tǒng)計1999-2002年間1303名60歲以上者，發(fā)現(xiàn)前庭功能障礙者占58.1%，前庭功能在年齡與認知能力減退中的關聯(lián)比為14.3%，認知能力關聯(lián)前庭功能與ADLs的比值為16.9%，充分說明前庭功能與認知能力之間存在一定的關聯(lián)性[3]；2017年報道一組數(shù)據(jù)，統(tǒng)計2001-2004年間279名前庭功能障礙者，發(fā)現(xiàn)駕駛操作能力障礙者為74.9%，進一步說明前庭功能在空間導航與定向中發(fā)揮重要作用[4]。美國2008年的公共衛(wèi)生調(diào)查數(shù)據(jù)顯示8.4%的成人存在前庭性眩暈，其中約80%的前庭性眩暈患者存在注意力難以集中和記憶力減退，約25%的患者由于記憶力減退和思維混亂導致ADLs受限，33%的患者存在焦慮、抑郁和驚恐障礙[5]；2016年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示前庭功能障礙者的交通事故發(fā)生率是無前庭功能障礙者的3倍[6]。

以上及諸多流行病學調(diào)查研究顯示在老年人群中前庭功能障礙是導致認知能力減退的主要因素之一，同時也有研究表明不同類型的前庭功能障礙對認知能力的影響也存在差異[7]。認知并不是單一能力，而是由空間認知能力、記憶力、注意力和執(zhí)行力等多個領域組成的信息存儲、整合與分析系統(tǒng)，而前庭系統(tǒng)在多個認知領域的形成中發(fā)揮重要作用[8]。本文通過回顧近往年相關文獻，對前庭功能在認知能力各個領域的研究發(fā)展予以綜述。

1 前庭相關空間認知能力的研究

1.1 空間記憶

前庭系統(tǒng)神經(jīng)解剖學基礎研究表明前庭神經(jīng)通路不僅參與頭部運動方向信息的傳入，還參與了空間學習和記憶信息的傳導，其中海馬體的內(nèi)嗅皮質(zhì)是空間信息的主要整合中樞[9]。海馬體是內(nèi)側顳葉的主要結構，主導空間學習和記憶，參與空間學習和記憶信息的存儲、整合與分析。諸多動物實驗表明雙側前庭功能障礙的動物模型，其海馬區(qū)細胞具有異位和異常節(jié)律現(xiàn)象，且海馬和紋狀體區(qū)域的M1-毒蕈堿乙酰膽堿受體和谷氨酸受體N-甲基-d-天冬氨酸(NMDA)亞型明顯下調(diào)，從而間接影響空間記憶與海馬θ節(jié)律[10-13]。由于海馬體的主要功能比較明確，前庭功能相關空間記憶的研究中，針對海馬體積改變的研究報道稱前庭功能障礙者多數(shù)表現(xiàn)海馬體積減小，但是也有較多動物試驗和臨床研究否認前庭功能障礙與海馬體積改變之間的相關性[14-16]。Aitken等人[17]對103名平均年齡為77.2歲的受試者進行前庭功能檢查和海馬體積測量發(fā)現(xiàn)oVEMPs幅度和VOR增益與海馬體積之間無統(tǒng)計學意義。另有研究表明前庭功能障礙對海馬體積的影響較為復雜并不直接相關，而且不同類型的前庭功能障礙可能導致海馬不同部位的體積變化，并且與發(fā)病時間的長短有關[18-21]。甚至有研究發(fā)現(xiàn)前庭系統(tǒng)的短期功能障礙導致海馬的功能改變，長期功能障礙導致海馬的體積改變[22]。

為了進一步驗證前庭功能障礙導致空間記憶障礙，Nancy等[23]在迷宮實驗中對比前庭功能障礙大鼠與對照組發(fā)現(xiàn)前庭功能障礙對空間記憶具有明顯的影響，經(jīng)人為手術損傷前庭功能的大鼠完成迷宮實驗的時間明顯長于對照組?？梢娗巴ハ到y(tǒng)在空間記憶的形成中具有重要的意義。

1.2 空間導航與定向

2014年諾貝爾生理醫(yī)學獎獲得者，O'Keefe、Britt和Moser，通過研究丘腦、海馬體與內(nèi)嗅皮質(zhì)各種細胞的生理功能發(fā)現(xiàn)視覺、嗅覺與前庭系統(tǒng)之間相互關聯(lián)并構成一個復雜的空間信息系統(tǒng)，這為空間導航與定向研究提供了一定的理論依據(jù)[24]。心理—物理學研究表明前庭系統(tǒng)是空間導航與定向的信號源，神經(jīng)生理學研究表明空間導航與定向是由前庭信息與視覺信息共同整合而成的一種輸出信號，這一信號在內(nèi)嗅皮質(zhì)、后頂葉皮質(zhì)、額葉皮質(zhì)和顳葉皮質(zhì)等多個神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域進行編碼[25,26]。Anaqnostou等[27]通過研究前庭信號如何單獨或聯(lián)合本體感受信號在單側海馬硬化癥（hippocampal sclerosis，HS）患者和對照組中構建空間參考體系發(fā)現(xiàn)，相對于對照組HS患者在受到前庭刺激時，其兩個測量值（目標直視方向與重新定位估計值）的變異性較高，可見HS患者并不能準確處理空間信息，而且不能有效利用空間信息構建以頭部為中心的空間參照體系，該研究足以說明海馬損傷會導致空間信息整合失敗，從而導致空間導航與定向障礙。

空間導航與定向建立在多個神經(jīng)系統(tǒng)相互協(xié)作的基礎之上，神經(jīng)系統(tǒng)在三維空間通過調(diào)節(jié)自身運動速度、方向、距離和位置發(fā)揮空間導航與定向能力，而且一切與方向相關的運動都需要空間導航與定向的參與，所以一切伴有空間導航與定向能力障礙的疾病，如雙側前庭功能障礙、輕度認知缺陷和癡呆，均對方向性運動產(chǎn)生影響[28]?？梢娍臻g導航與定向參與并影響交通工具的駕駛操作，美國健康營養(yǎng)管理學會關于2001-2004年與2016年的公共衛(wèi)生調(diào)查數(shù)據(jù)顯示前庭功能障礙者的駕駛操作能力明顯減退，這說明前庭功能障礙影響空間導航與定向能力[4,6]。Xie等[29]應用三角形完成試驗（Triangle Completion Task，TCT）評價老年性前庭功能障礙者的空間導航與定向能力，發(fā)現(xiàn)老年性前庭功能障礙患者在試驗中相對正確軌跡的角度和距離偏差較對照組明顯增加，進一步說明前庭功能障礙導致空間導航與定向障礙。老年性前庭功能障礙病人與空間認知能力障礙有關，而且輕度認知缺陷和阿爾茲海默癥患者中前庭功能障礙者較為普遍，尤其認知缺陷患者多存在定向障礙和駕駛操作能力障礙[30]。

2 前庭相關記憶力、注意力和執(zhí)行力的研究

諸多行為與影像學研究指出前庭-皮質(zhì)網(wǎng)絡主要分布在顳、頂葉皮質(zhì)與前額葉皮質(zhì)之間，而大腦前額葉皮質(zhì)與記憶、判斷、抽象思維、情感和沖突行為有關[31]。一個三級診療中心研究了上半規(guī)管裂綜合征（Superior Semicircular Canal Dehiscence Syndrome，SSCDS）患者經(jīng)骨裂填塞術或卵圓窗加固術（Round Window Reinforcement，RWR）前后的認知功能改變，該實驗將SSCDS的兩個主要癥狀，即半規(guī)管裂（SCD）和未成像耳軟骨囊缺陷（Otic Capsule Defects not visualized with imaging，noiOCD）單獨及聯(lián)合進行研究，結果發(fā)現(xiàn)no-iOCD經(jīng)RWR后患者的記憶與學習能力測試（WRAML-2）和得利斯卡普蘭執(zhí)行力系統(tǒng)測試（D-KEFS）評價得分較術前病人明顯提高，可見no-iOCD患者手術前后在記憶和學習能力及注意力方面有明顯改善[32]。巴爾的摩衰老縱向研究計劃（Baltimore Longitudi‐nal Study of Aging，BLSA）在關于前庭功能相關的年齡和認知能力研究中，觀察發(fā)現(xiàn)前庭功能障礙者在卡片旋轉試驗、頂板試驗、本頓視覺保持試驗及連線試驗A和B中的表現(xiàn)較差，統(tǒng)計學結果顯示前庭功能與執(zhí)行力之間的關聯(lián)無統(tǒng)計學意義，但是與記憶力和注意力的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義，間接地說明了前庭功能障礙可能是癡呆和阿爾茲海默癥的預測信號之一[33]。前庭功能障礙的明確診斷也為神經(jīng)性疾病的早期診斷與干預提供了科學依據(jù)，由于前庭功能障礙可通過一些物理療法進行治療，所以鑒別和治療老年性前庭功能障礙將會在預防和減輕認知能力減退方面帶來巨大的好處。

3 前庭相關其他認知領域的研究

有研究顯示前庭功能障礙會導致精神認知障礙，即情緒異常狀態(tài)和情感障礙[34]。美國2008年公共衛(wèi)生調(diào)查數(shù)據(jù)顯示前庭性眩暈患者存在一定的焦慮、抑郁和驚恐障礙[5]。Lahmann等[35]于2015年發(fā)布的關于眩暈病人存在精神疾病和社會心理障礙的研究數(shù)據(jù)顯示器質(zhì)性眩暈患者中精神疾病占比為42.5%，非器質(zhì)性眩暈患者中為75.2%，這些依據(jù)均說明眩暈癥狀與精神疾病和社會心理障礙之間存在復雜的雙向關系，而前庭功能障礙的主要癥狀為眩暈和不穩(wěn)感，所以前庭功能與精神認知領域也存在一定的相關性。Smith[36]在一篇綜述中收集相關證據(jù)證明了前庭功能障礙患者可能存在計算能力障礙和數(shù)字操控能力障礙的假說，但是研究年代久遠，近年來尚無研究進一步驗證，所以前庭功能障礙與計算能力障礙和數(shù)字操控能力障礙之間的相關性尚有待進一步研究驗證。

目前前庭相關的其他認知領域的研究報道鮮少，與認知評價的方法體系不夠完善有著重要的關系。目前廣泛應用的多種認知評分量表測試與空間導航與定向試驗的評價范圍局限，可能受前庭功能障礙者的主觀意志影響，從而導致一些隱匿的認知能力缺陷被忽略，所以關于其他認知領域的研究有待進一步深入，同時認知評價方法體系還需進一步完善。

4 總結

前庭功能相關認知能力的一系列研究表明，前庭系統(tǒng)作用于大腦各個認知領域，并依據(jù)其功能特點不同對各個領域的影響大小不一，而前庭系統(tǒng)對空間認知能力的影響最為顯著。大部分研究認為前庭功能障礙所導致的空間認知能力缺陷與前庭-皮質(zhì)通路受損有關，尤其是海馬體與內(nèi)嗅皮質(zhì)，但是具體生理機制尚不清楚。而且目前前庭功能相關記憶力、注意力和執(zhí)行力等認知領域的研究鮮少，因此前庭系統(tǒng)在多認知領域中的解釋還較為局限，前庭功能相關認知能力的研究尚需要進一步闡明。將來的研究可從電生理層面更加深入的研究前庭-皮質(zhì)通路的作用機制、擴展臨床實驗的研究規(guī)模、探究前庭功能相關認知能力的時間進程，目標是在前庭相關的其他認知領域找到突破點。隨著前庭功能性疾病的早期診斷，越來越多的功能障礙病人需要進行完善的康復鍛煉以改善預后，拓展前庭神經(jīng)康復和認知訓練項目以減少前庭功能障礙帶來的ADLs問題將成為主要研究目的。