基于扫频耳声发射的听觉反馈调节机制研究

Otoacoustic emissions (OAE) are sound energy generated by the cochlea. OAEs are closely related with the physiological activities and functional status of the cochlea. The central auditory system can generate feedback information according to the cochlear input and use it to regulate the activities of the cochlea. The amplitude of OAE can change as a result of such regulation. Therefore, OAE measurement provides a non-invasive and objective way to study how the auditory feedback regulates the cochlear activities. There are limitations in current methods of OAE measurements, such as the low efficiency, restricted frequency range and the insufficient resolution. As a result, there have been arguments on the mechanisms of the auditory feedback regulation among different studies. To solve these problems, a method of measuring OAEs using swept tones will be proposed by this application. In the experiments, the auditory feedback will be activated under various signal conditions and the changes of the OAEs will be measured in human subjects. The dynamic regulation of the cochlear gain and the frequency specificity of the regulation will be thoroughly investigated. Furthermore, the validity of the swept-tone method in detecting the abnormality of the auditory feedback will be examined. Studying the auditory feedback mechanisms using swept-tone OAEs can help to overcome the limitations of current methods. It can also help to provide theoretical basis for understanding the working mechanisms of the auditory system and technical support for developing a new generation of clinical devices for quick and accurate diagnoses.

耳声发射是耳蜗主动向外发出的一种声音能量，它与耳蜗的生理活动和健康状况密切相关。大脑听觉中枢能根据耳蜗的传入信号产生反馈信息，用以调节耳蜗的活动，从而改变耳声发射的大小。因此，耳声发射检测为研究听觉系统对耳蜗活动的反馈调节机制提供了一种无损客观的途径。目前的耳声发射检测方法存在耗时较长、分辨率较低、频率范围较窄等局限性，导致不同研究在听觉反馈调节机制上存在较大分歧。针对这些问题，本项目提出一种利用扫频信号检测耳声发射的方法，通过激发不同实验条件下的听觉反馈调节，并记录受试者扫频耳声发射的改变，研究听觉反馈对于耳蜗增益的动态调节以及调节作用在不同频率上的特异性。在此基础上，项目进一步研究扫频方法对于检测听觉反馈异常的有效性。将扫频耳声发射方法应用于听觉反馈调节机制研究，能克服目前方法的局限性，为全面了解听觉系统的工作机制提供理论基础，并为开发新一代快速精确的听觉诊断工具提供技术支持。

研究发现，大脑听觉中枢不但能接收耳蜗送入的信息，还能产生反馈信息并用以控制听觉外周的活动。听觉反馈信息通过源于大脑内侧橄榄耳蜗复合体的听觉传出神经对耳蜗的活动进行控制和调节。耳声发射作为耳蜗主动向外发出的一种声音能量，能客观反映听觉反馈信息对耳蜗活动的调节机制。然而目前的耳声发射检测方法存在耗时较长、分辨率较低、频率范围较窄等局限性，导致在听觉反馈调节机制上，不同研究存在较大分歧。针对这些问题，本项目拟提出一种基于扫频信号的耳声发射检测方法。该方法利用频率随时间连续变化的扫频信号作为刺激声，诱发另一种频率定位能力更强的耳声发射信号。本项目采用扫频耳声发射作为工具，围绕听觉反馈对耳蜗活动的调节机制，开展了3部分的主要研究：听觉反馈对于耳蜗动态增益的调节机制研究、听觉反馈调节的频率特异性研究和扫频耳声发射对于检测听觉反馈异常的有效性研究。实验表明，扫频耳声发射方法能精细测量内耳非线性产生的耳声发射信号，并且大幅度提高传统方法的分辨率和效率：该方法可将测量时间由传统的15分钟缩短至2分钟，同时频率分辨率由几百赫兹提高至1赫兹。实验得到的扫频耳声发射时频分布图可以准确反映受试者的听力状况、精确定位听力出现异常的频率区间。进一步的实验表明，如果在对侧耳同时施加一定强度的扫频抑制声音，扫频耳声发射的强度就会发生改变，在不同频率出现不同幅度的衰减：在参与实验的20名受试者中，这种衰减的的平均幅度是1.53分贝（方差1.12分贝）。实验还表明，衰减的幅度还与对侧耳抑制声音的幅度和类型有关：抑制声幅度越大，衰减幅度越大；扫频抑制声引起的衰减最大，白噪声次之，纯音引起的衰减最小。本项目的研究表明，将扫频耳声发射方法应用于听觉反馈调节机制研究，能克服目前方法的局限性，为全面了解听觉系统的工作机制提供理论基础，并为开发新一代快速精确的听觉诊断工具提供技术支持。