張娟 李曉婷 朱家硯 郝青青 吳薇 唐艷天 周沫 郝鵬鵬 付欣 劉佳星 李歡 王興何曉霖 樊知桐 王春燕 王寧宇

1首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科(北京100020）

2湖北中醫(yī)藥大學(xué)信息工程學(xué)院（湖北430065）

3北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院耳鼻咽喉科（北京100007）

中樞聽覺神經(jīng)系統(tǒng)正常與否的標(biāo)志之一就是神經(jīng)活動(dòng)的高度同步性，包括對(duì)聲音頻率、響度、相位做出同步性神經(jīng)反應(yīng)。這種神經(jīng)同步性反應(yīng)是正常聽覺系統(tǒng)用于完成空間聽覺需求的生理基礎(chǔ)，比如，在安靜和噪雜環(huán)境中編碼言語信號(hào)，在三維空間計(jì)算定位聲源。如果患者神經(jīng)同步性受損，理論上其聲源定位能力也會(huì)下降。雖然目前對(duì)聽神經(jīng)病空間聽覺能力的情況知之甚少[1,2]，但聽神經(jīng)病的主要發(fā)病機(jī)制是聽覺神經(jīng)不同步性已是業(yè)界共識(shí)[3-4]，本文通過對(duì)4例聽神經(jīng)病患者進(jìn)行詳細(xì)的聽覺功能檢測(cè)，初步探討其空間聽覺狀況，并就檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

選取在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸門診確診的聽神經(jīng)病患者4名，均為男性，年齡從12歲～20歲，平均16±3.5歲。所有患者均進(jìn)行了純音聽閾、聲導(dǎo)抗、畸變耳聲發(fā)射、耳蝸微音電位（cochlear microphonic potentia1,CM）、言語識(shí)別率、聽覺腦干誘發(fā)電位（auditory brainstem re?sponse,ABR）、頭顱CT和內(nèi)耳MRI等檢查,按照聽神經(jīng)病的診斷標(biāo)準(zhǔn)確診為聽神經(jīng)病[5]。患者的具體信息見表1。

此外，根據(jù)年齡匹配50名正常聽力受試者。所有受試者均無頸椎病，可自由轉(zhuǎn)頭，電耳鏡檢查外耳道及鼓膜未見異常。正常聽力組無耳疾，行為測(cè)聽示其500、1000、2000、4000Hz的平均聽閾均小于25 dB HL，雙側(cè)鼓室導(dǎo)抗圖均為A型。安靜環(huán)境下的言語識(shí)別率均為100%。

1.2 研究方法

本文的研究方法主要介紹水平方位聲源定位的測(cè)試方法，常規(guī)聽力學(xué)測(cè)試方法在此簡(jiǎn)略。水平方位聲源定位測(cè)試包括角度偏差測(cè)試和角度辨別閾測(cè)試。角度偏差測(cè)試考察受試者所認(rèn)為的角度值與真實(shí)角度值的偏差情況，用均方根差（root mean square,RMS error）表示，RMS error越小，聲源定位能力越好。角度辨別閾測(cè)試考察受試者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)聲源方位所能辨別的最小角度值，考察聲源定位的精確度，用角度辨別閾值(minimum audible angle,MAA)表示，MAA越小，聲源定位能力越好。

1.3 聲源定位角度偏差測(cè)試

1.3.1 測(cè)試環(huán)境及儀器

測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)聽室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)的本底噪聲小于30dB（A）。水平方位放置7個(gè)揚(yáng)聲器，以15°為間隔，依次排列在以受試者為圓心、半徑1.2m的半圓形軌道上，設(shè)置左側(cè)為“?”，右側(cè)為“+”。從左至右，1-7號(hào)揚(yáng)聲器分別對(duì)應(yīng)?45°、?30°、?15°、0°、+15°、+30°和+45°。0°為受試者面對(duì)的正前方位置。將筆記本電腦連接至美國(guó)GSI 61型聽力計(jì)及配套揚(yáng)聲器，按照國(guó)標(biāo)GB/T7431.2-1988校準(zhǔn)聲場(chǎng)。受試者以舒適方式端坐于椅子上，揚(yáng)聲器給聲強(qiáng)度為85dB SPL，保證受試者聆聽時(shí)雙耳高度與揚(yáng)聲器的中心一致。測(cè)試前給予指導(dǎo)和練習(xí)，至受試者完全理解和熟悉后開始正式測(cè)試。

表1 聽神經(jīng)病患者基本信息Table 1 Subject Information

1.3.2 測(cè)試方法

正式測(cè)試開始前，每個(gè)揚(yáng)聲器依次播放兩次測(cè)試聲，不提示或改正受試者所作反應(yīng)，但要讓受試者熟悉14個(gè)測(cè)試聲。當(dāng)測(cè)試聲播放時(shí)，要求受試者面向正前方，待測(cè)試聲結(jié)束后方可轉(zhuǎn)頭，指出或者說出其認(rèn)為發(fā)聲的揚(yáng)聲器。12種不同頻率的日常測(cè)試音[6，7]，如吉他聲、鐘聲、犬吠聲、蜂鳴器、笑聲、伐木聲等分別從7個(gè)揚(yáng)聲器隨機(jī)給出，每個(gè)揚(yáng)聲器播放12次，共84個(gè)聲音。每次播放時(shí)間為3s，間隔時(shí)間為5s。讓受試者判斷發(fā)出聲音的揚(yáng)聲器,由計(jì)算機(jī)處理后計(jì)算均方根差值即RMS error數(shù)值。每次測(cè)試結(jié)束后不給予受試者是否判斷正確的反饋。為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免聽覺疲勞，測(cè)試分為多次完成。

1.4 聲源定位角度辨別閾測(cè)試

1.4.1 測(cè)試環(huán)境及儀器

測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)聽室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)的本底噪聲小于30dB（A）。測(cè)試儀器為課題組自主研發(fā)的聲源定位測(cè)試儀（國(guó)家專利號(hào)200520017252.1）[8]。水平方位放置2個(gè)頻譜特性一致的揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器之間距離可靈活調(diào)節(jié)。揚(yáng)聲器固定在水平測(cè)試軌道上（左右分別記為1和2），半徑1.2米。測(cè)試聲為1000Hz的囀音，聲強(qiáng)為85dB SPL，每次測(cè)試聲音持續(xù)時(shí)間為2s。按照國(guó)標(biāo)GB/T7431.2-1988校準(zhǔn)聲場(chǎng)。受試者以舒適方式端坐于椅子上，保證受試者聆聽時(shí)雙耳高度與揚(yáng)聲器的中心一致。測(cè)試前給予指導(dǎo)和練習(xí)，至受試者完全理解和熟悉后開始正式測(cè)試。

1.4.2 測(cè)試方法

測(cè)試受試者水平正前方0度的角度辨別閾值。初始角度設(shè)置為45度，如受試者判斷正確，逐步縮小兩個(gè)揚(yáng)聲器的角度，直至受試者不能正確區(qū)分聲音來自哪一個(gè)揚(yáng)聲器?？s小兩揚(yáng)聲器角度的方法見以前發(fā)表的文章[9-12]。判斷揚(yáng)聲器正確率為70%時(shí)每一個(gè)揚(yáng)聲器與0度的角度值被認(rèn)為是受試者對(duì)0度方位所能辨別的最小角度值，即MAA值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

聲源定位角度偏差值和角度辨別閾值均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較聽神經(jīng)病患者和正常聽力受試者角度偏差值、角度辨別閾值的差別。以α=0.05為標(biāo)準(zhǔn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 聽神經(jīng)病患者的基本信息

聽神經(jīng)病患者的基本信息見表1，純音聽閾結(jié)果見圖1～4。

圖1 聽神經(jīng)病患者N1純音聽力圖Fig.1 AN Subject N1Audiogram

圖2 聽神經(jīng)病患者N2純音聽力圖Fig.2 AN Subject N2Audiogram

圖3 聽神經(jīng)病患者N3純音聽力圖Fig.3 AN Subject N3Audiogram

圖4 聽神經(jīng)病患者N1純音聽力圖Fig.4 AN Subject N1Audiogram

2.2 聽神經(jīng)病患者的角度偏差結(jié)果

4例聽神經(jīng)病患者角度偏差數(shù)值從27.7°～42.6°，平均為33.05°±6.61°，見圖5。

圖5 聽神經(jīng)病患者與正常聽力受試者聲源定位結(jié)果Fig.5 Localization forAN and Normal Hearing Subjects

2.3 正常聽力受試者角度偏差結(jié)果

50例正常聽力受試者角度偏差數(shù)值為0.07°±0.3°，見圖5。即正常聽力受試者可準(zhǔn)確判斷水平方位間隔15°的兩個(gè)聲源的位置。

2.4 聽神經(jīng)病患者的角度辨別閾結(jié)果

4例聽神經(jīng)病患者的角度辨別閾值從20°到大于90°,平均為38.75°±34.25°。前2例受試者角度辨別閾值為20°，即可分辨正前方0度兩側(cè)20°的聲音位置。第3例受試者角度辨別閾值大于90°，即不能分辨左右側(cè)（為便于繪圖和計(jì)算，第3例受試者的MAA值以90°表示），第4例受試者角度辨別閾值為25°，見圖6。

2.5 正常聽力受試者角度辨別閾結(jié)果

50例正常聽力受試者角度辨別閾值為2.6°±0.5°，即正常聽力受試者可分辨正前方0度兩側(cè)2.6°的聲音位置，見圖6。

圖6 聽神經(jīng)病患者與正常聽力受試者聲源定位結(jié)果Fig.6 Localization forAN and Normal Hearing Subjects

2.6 聽神經(jīng)病患者與正常聽力受試者聲源定位能力的比較

采用wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較聽神經(jīng)病患者和正常聽力受試者角度偏差值的差別，W=16,P=0.02843<0.05，說明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用wil?coxon秩和檢驗(yàn)比較聽神經(jīng)病患者和正常聽力受試者角度辨別閾值的差別，W=16,P=0.02652<0.05，說明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。聽神經(jīng)病患者水平方位聲源定位能力明顯差于正常聽力受試者，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

在過去20年里，有關(guān)聽神經(jīng)病的研究有了很大發(fā)展[13-17]，但距離全面透徹地了解聽神經(jīng)病仍有很長(zhǎng)的路要走。比如，我們無法準(zhǔn)確識(shí)別聽神經(jīng)病患者的病變部位[18]；無法量化疾病的程度[19，20]；無法準(zhǔn)確預(yù)知聽神經(jīng)病患者CI植入后的言語感知能力[21，22]等等。我們對(duì)聽神經(jīng)病的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，解開聽神經(jīng)病之謎的必由之路是不斷探索，全面深入了解聽神經(jīng)病臨床表現(xiàn)和特征是探索聽神經(jīng)病的基礎(chǔ)。本文所涉及的聽神經(jīng)病患者聲源定位研究就是一種嘗試。

聽神經(jīng)病是涉及內(nèi)毛細(xì)胞、內(nèi)毛細(xì)胞與聽神經(jīng)的突觸、聽神經(jīng)等一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)的病變。有學(xué)者提出聽神經(jīng)病的生理機(jī)制包括聽神經(jīng)放電同步性變差以及聽神經(jīng)沖動(dòng)發(fā)放減少[23]，影響聽神經(jīng)的鎖相性和對(duì)多根神經(jīng)纖維信息的整合，從而影響頻率分辨和時(shí)域處理，導(dǎo)致患者不能有效利用言語信號(hào)包絡(luò)，引起言語識(shí)別率下降[19,20,24]。如果患者神經(jīng)同步性受損，理論上其聲源定位能力也會(huì)下降，因?yàn)殡p側(cè)中樞神經(jīng)編碼同步性是保證聲源定位功能正常的基礎(chǔ)。

關(guān)于聽神經(jīng)病患者的聲源定位研究較少。Zeng等[1]對(duì)3例中度聽力損失的聽神經(jīng)病患者通過佩戴耳機(jī)改變耳間時(shí)間差（interaural time differ?ence,ITD）和耳間強(qiáng)度差（interaural level difference,ILD）的方式，讓患者判斷虛擬的聲音來自0°、±30°、±60°還是±90°？結(jié)果顯示：3例受試者利用ILD判斷純音偏側(cè)性的能力與年齡匹配的3例聽力正常受試者無明顯差異。但他們不能借助ITD信息判斷聲源的側(cè)別。這項(xiàng)研究說明聽神經(jīng)病患者可能由于雙耳時(shí)域處理能力降低影響了其聲源定位的準(zhǔn)確性。除此以外還沒有其他研究報(bào)道聽神經(jīng)病對(duì)兒童或成人聽者聲源定位準(zhǔn)確性的影響，也沒有患者在真實(shí)聲場(chǎng)中測(cè)試的研究結(jié)果。

本項(xiàng)研究通過對(duì)4例聽神經(jīng)病患者在聲場(chǎng)中進(jìn)行水平方位聲源定位能力測(cè)試，并與正常聽力受試者進(jìn)行對(duì)比，希望了解聽神經(jīng)病患者水平方位聲源定位能力的特點(diǎn)。水平方位聲源定位測(cè)試采用了角度偏差測(cè)試和角度辨別閾測(cè)試，這是兩種不同的測(cè)試方法，均可以反映受試者的聲源定位能力，但兩種方法所涉及的機(jī)制尚未研究清楚，且不能由一種結(jié)果去推測(cè)另一種結(jié)果。角度偏差測(cè)試采用了12種不同頻率的日常聲音，可以反映受試者在真實(shí)生活中的聲源定位能力。角度辨別閾測(cè)試采用了1000Hz的囀音，著重研究受試者低頻聲的聲源定位能力。采用低頻聲的原因是低頻聲的聲源定位機(jī)制主要與耳間時(shí)間差有關(guān)[25,26]。

本研究中這4例聽神經(jīng)病患者屬于中重度聽力損失，平均聽閾在56～66dB HL。水平方位角度偏差數(shù)值為27.7°～42.6°，平均為33.05°±6.61°。而年齡匹配的正常聽力受試者角度偏差數(shù)值接近0°，即正常聽力受試者可以準(zhǔn)確判斷水平方位間隔15°的兩個(gè)聲源的位置，而聽神經(jīng)病患者判斷困難。說明聽神經(jīng)病患者水平方位的聲源定位能力較正常人明顯下降。

此外，這4例聽神經(jīng)病患者的角度辨別閾值從20°到大于 90°，個(gè)體差異很大，平均為 38.75°±34.25°。而年齡匹配的正常聽力受試者角度辨別閾值為2.6°±0.5°，即正常聽力受試者可分辨正前方0度兩側(cè)2.6°的聲音位置。聽神經(jīng)患者水平方位聲源的辨別能力明顯差于正常聽力受試者，且對(duì)低頻聲的聲源辨別能力較正常聽力者明顯減弱。

水平方位的聲源定位能力取決于ITD和ILD[25]。這些功能的完整實(shí)現(xiàn)依賴于從耳蝸到中樞神經(jīng)信號(hào)的無缺失傳遞。低頻聲（1500Hz以下）波長(zhǎng)能夠繞過頭顱遮擋傳至對(duì)側(cè)耳形成最大約600us的時(shí)間差，而人可以分辨的ITD精度小到10us[25，26]。這種精細(xì)的分辨能力依賴于從耳蝸到螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)聲音信息精確的感知、傳遞，也依賴于下丘的上橄欖內(nèi)側(cè)核（medial superior olive，MSO）對(duì)這些信息的精確分析。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)，內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸區(qū)域的信號(hào)傳遞是保證聽覺時(shí)間信息傳遞的重要基礎(chǔ)。內(nèi)耳毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞之間的谷氨酸突觸連接以每秒幾百赫茲的速率和亞毫秒級(jí)別的精確度向內(nèi)傳導(dǎo)。螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞僅接受一個(gè)毛細(xì)胞的刺激傳入，聲波引起毛細(xì)胞產(chǎn)生去極化動(dòng)作電位，促使帶狀突觸前區(qū)域鈣離子內(nèi)流，突觸囊泡融合和谷氨酸遞質(zhì)釋放。由此將一個(gè)有等級(jí)區(qū)別的突觸前信號(hào)轉(zhuǎn)化為螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞有速率級(jí)別的編碼信號(hào)。這種突觸傳遞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞觸發(fā)動(dòng)作電位的時(shí)間精確性，對(duì)于1KHz即其以下頻率聲音刺激的相差鎖定尤為重要[3,4]。此外，MSO接收兩條興奮性和兩條抑制性通路，這種傳入和傳出通路具有極高鎖相和時(shí)間精確編碼機(jī)制。第三，特征頻率和重合探測(cè)機(jī)制也保證了MSO神經(jīng)元精確定位低頻聲源的能力[26]。

本項(xiàng)研究顯示聽神經(jīng)病患者水平方位聲源定位能力，尤其對(duì)低頻聲的聲源定位能力較正常聽力受試者明顯下降，而水平方位的聲源定位能力與兩耳間的時(shí)域處理能力密切相關(guān)。雖然聽力下降本身也會(huì)影響患者的聲源定位能力，但聽神經(jīng)病患者聲源定位能力下降的最主要原因可能與其聽神經(jīng)放電同步性變差有關(guān)。聽神經(jīng)病患者內(nèi)耳毛細(xì)胞突觸釋放障礙、螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞動(dòng)作電位激發(fā)和傳遞障礙、從螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞到中樞神經(jīng)元的突觸傳遞改變等均可以影響雙耳時(shí)間信息的處理，從而影響患者的聲源定位能力。

本實(shí)驗(yàn)中聽神經(jīng)病患者的聽力圖不盡相同，聲源定位結(jié)果個(gè)體化差異很大，可能與發(fā)病部位和發(fā)病機(jī)制不同有關(guān)。因此，進(jìn)一步研究探討不同聽神經(jīng)病患者臨床聽力學(xué)特點(diǎn)以及聲源定位能力的臨床特征應(yīng)該成為未來研究的方向。