基于EEG-fMRI的听神经病声源定位障碍的神经同步性机制研究

Auditory neuropathy refers to the hearing impairment caused by abnormal auditory coding. Current studies have shown that dysyncrony is a major hallmark of auditory neuropathy, which leads to a decrease in the speech ability and sound localization. Our previous study found that the ability of localization of horizontal sound source in AN patients was lower than that in normal subjects. This project aimed to clarify the main reasons for the decline of the source localization in horizontal azimuth in AN patients by using the behavioral and electrophysiological tests and to characterize the functional mechanism of the central auditory system related to sound source localization by using electroencephalogram (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), so as to provide an effective scientific basis for the treatment of auditory rehabilitation in patients with auditory neuropathy.

听神经病（auditory neuropathy，AN）发病机制之一是神经活动同步性受损。神经同步性涉及对声音频率、响度、时间等的认知，以保证在安静和噪声环境下正确编码言语信号、在三维空间准确定位声源。而维持正常水平声源定位能力的生理基础是双侧听神经编码同步性，AN患者神经同步性障碍，可能影响其声源定位的双侧神经编码。我们前期研究发现AN患者水平方位声源定位能力较正常人下降。本研究在前期小样本研究的基础上，扩大样本量采用行为学测试和电生理测试对AN患者和正常受试者进行水平方位低频声和高频声的声源定位研究以明确AN患者水平方位声源定位下降的主要原因，利用脑电（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）技术，对AN患者的声源定位中枢机制进行表征，以期对AN患者听力康复治疗提供有效的科学依据。

听神经病（auditory neuropathy，AN）发病机制之一是神经活动同步性受损，而维持正常水平声源定位能力的生理基础是双侧听神经编码同步性，AN患者神经同步性障碍，可能影响其声源定位的双侧神经编码，然而目前AN患者声源定位能力及相关机制尚无定论。因此，本项目以EEG-fMRI技术为基础，采用主客观声源定位测试方法，研究AN患者声源定位能力及其发病机制。研究发现：①AN患者水平声源定位能力显著下降。AN患者声源定位RMS error和MAA相比正常听力受试者显著下降（RMS error：Z = －2.803, P = 0.005；MAA：Z = －2.810, P = 0.005）。②AN患者对声源定位线索（ITD/ILD）编码能力显著下降。AN患者ITD和ILD阈值比正常听力受试者显著增加（ITD：Z = －2.456, P = 0.014; ILD：Z = －2.251, P = 0.024;）。③声源定位皮层电生理实验显示声变复合波（acoustic change complex，ACC）能够被水平方向声音位置的变化引出，与声源定位的行为学测试具有明显的相关性。97%的正常听力受试者ACC阈值为5°，AN患者ACC阈值比正常听力受试者明显增大，且个体差异较大，从30°到大于90°，平均值为52.14±24.13°，提示AN患者声源定位相关皮层功能出现了明显下降。④正常听力受试者存在一系列对水平方位声源变化敏感的脑区，包括黑索氏回、颞平面、顶内沟、顶上小叶和额叶眼动区，并发现听觉背侧通路的高级脑区左侧额叶眼动区可以通过对侧激活和多体素激活模式共同编码声源方位信息。AN患者双侧额上回、左侧补充运动区、左侧枕上回、左侧楔前叶和右侧楔叶脑区神经元活动同步性较正常听力受试者下降。通过该研究，观察到AN患者声源定位能力明显下降，可能是由于内毛细胞与螺旋神经节细胞突触连接同步性传导障碍，导致脑干听觉核团对声源定位线索编码能力减退，引起部分皮层脑区神经元参与数量、反应速度及活动同步性降低所致。对AN声源定位障碍的神经同步性机制研究，将为明确AN的神经生理病理机制提供实验室证据，同时为临床个性化干预和提高人工辅听患者的声源定位能力奠定理论基础。