夏忠芳張杰王智楠徐忠強胡艷玲陳欣邵劍波

1北京兒童醫(yī)院集團武漢市兒童醫(yī)院耳鼻咽喉科 430016

2首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 100045

3北京兒童醫(yī)院集團武漢市兒童醫(yī)院CT/MRI室

fMRI在感音神經性聽力損失聽覺皮層評估中的應用

夏忠芳1張杰2王智楠1徐忠強1胡艷玲1陳欣1邵劍波3

1北京兒童醫(yī)院集團武漢市兒童醫(yī)院耳鼻咽喉科 430016

2首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 100045

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功能性磁共振成像（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）是通過檢驗血流進入腦細胞的磁場變化而實現(xiàn)腦功能成像的一項新技術，它能給出更精確的結構與功能關系。目前對感音神經性聽力損失的聽覺皮層的研究已成熱點，fMRI在一定程度上可作為有效的手段評估聽覺皮層的功能。本文查閱資料，就fMRI在感音神經性聽力損失聽覺皮層評估中的作用做一綜述。

功能性磁共振成像；感音神經性聽力損失；聽覺皮層

目前對感音神經性聽力損失患者聽神經通路的完整性充分評估，包括聽神經通路的結構、功能狀態(tài)的評估［1］。但對其聽覺皮層功能評估缺乏有效的手段，MRI在一定程度上可作為有效的手段評估聽覺皮層的功能。

近年來，一種新興的神經影像學檢測--功能性磁共振成像應運而生，功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是通過檢驗血流進入腦細胞的磁場變化而實現(xiàn)腦功能成像的一項新技術，它能給出更精確的結構與功能關系。

1　功能性磁共振成像

傳統(tǒng)的MRI為結構性成像，fMRI是基于大腦進行某項活動時局部腦區(qū)血氧水平的變化來觀察“腦激活”情況,是血氧水平相關（Blood oxygen-level depen?dent,BOLD）信號成像。

fMRI的基本原理是當人接受外界信息時，大腦皮層特定區(qū)域對這些刺激信息做出相應的反應，激活該區(qū)域神經元和神經膠質細胞的生物化學過程，不僅神經活化區(qū)域的腦血流會改變，局部血液中的去氧與帶氧血紅素的濃度，以及腦血容積都會隨之改變,這種生化變化會引起其磁場的改變，形成該腦區(qū)磁場的不均勻性（呈現(xiàn)梯度變化），而微觀磁場梯度的變化會使磁共振信號增強而被偵測出來，并可用統(tǒng)計方法判斷哪些腦區(qū)在這個過程中有信號的變化，從而可以精確找出是哪些腦區(qū)參與反應，這種信號增強程度與血液磁化率（血氧濃度）有關的fMRI又叫BOLD成像［2］。北美放射學協(xié)會（2011年）認為fMRI是一種對大腦沒有傷害的診斷和研究方法，fMRI的操作是非介入性的、具有較高的空間分辨率，在一般的皮層區(qū)可達到1～2mm的分辨率。被廣泛應用于認知神經科學研究領域，用來探討人類認知過程與情緒活動的腦機制，對感知覺、注意、語言及言語等的腦功能定位進行研究［3］。fMRI的實驗設計主要有兩種類型：組塊設計（Blocked Design）和事件相關設計（Event related Design）。組塊設計特點是以組塊的形式進行刺激，在每一個組塊內同一類型的刺激反復、連續(xù)呈現(xiàn)，常用于功能定位；事件相關設計特點是隨機化設計，常用于對行為事件的研究［4］。具體到聽覺皮層的研究屬于事件相關設計。

2　聽覺皮層fMRI的研究進展

我們知道，人類的聽覺中樞位于兩側顳葉的多個部位，從前向后依次為顳平面前極、顳橫回、顳平面［5］；分為初級聽覺中樞和次級聽覺中樞，聽覺皮層接收來自內側膝狀體的腹側核單峰信號輸入，而丘腦帶狀皮層接收來自外側膝狀體的跨模信號輸入［6］；初級聽覺中樞對聲音反應的潛伏期極短，有特殊的細胞學和免疫染色特征，次級聽覺中樞位于帶狀區(qū)(位于初級聽覺中樞后方)、帶旁區(qū)，對復雜聲音有強反應，執(zhí)行更高水平的聽覺處理［7、8、9］。

聲音強度變化對聽覺中樞有影響，研究發(fā)現(xiàn)隨振幅水平的提高兩側聽覺中樞的激活明顯增加，以初級聽覺中樞為主，聽覺中樞的激活體積明顯增加［10、11］。

頻率是聲音的最基本的要素之一，不同頻率的聲音激活的區(qū)域很廣泛，廣泛分布于初級和次級聽覺皮層。初級聽覺中樞一般處理簡單的聲音激活，然后隨著處理難度的增加向內外延伸，頻率變化趨勢的判斷依賴于位于顳橫回外緣的次級聽覺皮層［12、13、14］。

聽皮層對外界聲刺激通過自身調控做出反應，產生聽覺，但具體機理尚不完全清楚，兩半球存在機能的不對稱性,而表現(xiàn)出半球優(yōu)勢的特點,即偏側化或不對稱，與聽皮層所接受的聲音類型及聽皮層本身的功能狀態(tài)有關,同時聽覺皮層亦可誘導而抑制聽覺反應［15、16、17、18］。

有學者提出行聽覺功能的fMRI研究時，采用稀疏采集方式有助于克服環(huán)境噪聲的負面影響［19］。國內學者利用BOLD-fMRI技術探討正常人聽覺皮層功能，可滿意顯示聽覺皮層的連接腦圖；聲刺激正常人大腦兩半球聽覺皮層時顳上回激活率最高，其次為顳中回、顳橫回［20］。

3　感音神經性聽力損失聽覺中樞的特征

有學者通過動物實驗研究，結果顯示感音神經性聽力損失與正常者顳葉的體積相似，未發(fā)現(xiàn)顳葉的萎縮，推測感音神經性聽力損失聽覺皮層的細胞不存在丟失現(xiàn)象，感音神經性聽力損失后聽覺傳導通路及聽覺皮層存在功能重塑及對噪音的適應性，重組發(fā)生于聽覺皮層水平［21、22、23］。單側感音神經性聽力損失患者fMRI結果顯示其內側膝狀體、下丘激活強度對側大于同側,而聽覺皮層為同側優(yōu)勢,聽覺中樞具有可塑性；正常人及單側突發(fā)性聾患者的靜息態(tài)fMRI的功能連接均主要局限于聽覺系統(tǒng)之內，耳聾發(fā)生后可對該網(wǎng)絡產生影響［24、25］。

人工耳蝸植入前要對聽覺通路進行評估，而中樞聽覺皮層的直接、客觀的評估有賴于fMRI及電生理技術,fMRI對重度感音神經性聽力損失并懷疑伴有聽覺皮層隱患行人工耳蝸植入術前篩選是有幫助的，因為該類患者有一部分行人工耳蝸植入效果是不理想的。SchmidtAnja M（2003年）等報告了35例行人工耳蝸術前通過行鼓岬電刺激后聽覺皮層fMRI的改變 ，為評估聽覺通路提供了術前評估的一種新思路［26］。有報道先天性巨細胞病毒感染是美國兒童聽力損失最常見的非遺傳的原因，每年約8000例，多由于聽覺皮層受巨細胞病毒感染所致，fMRI能通過評估聽皮質及聽覺通路的完整性，來確定人工耳蝸植入的候選者及手術側別；并報告1例21個月的女孩，巨細胞病毒感染后聽力損失伴有腦白質病，通過fMRI評估后建議可以手術，手術后證實有效［27］。

有研究對建模聾貓行耳蝸植入后，fMRI觀察顯示聽覺皮層在6個月內發(fā)生重塑現(xiàn)象［28］；語后聾人工耳蝸術后行fMRI顯示雙側顳葉聽皮層中有重組現(xiàn)象［29］；對語后聾人工耳蝸術后對聲音記憶的感知進化及術后言語處理器使用調試都在探索中［30、31］。

1孔維佳,樂建新，熊新高,等.聽覺通路完整性綜合評估.臨床耳鼻咽喉科雜志,2003,17（12）:705-708.

2Russell A Poldrack,PaulC Fletcher,Richard N Henson,et al. Guidelines for reportingan fMRI study.JNeuroImage.2008,40(2): 409-414.

3American College of Radiology&Radiological Society of North America.FunctionalMR Imaging(fMRI).JBrain,2011,5.

4Poldrack R.A.Region of interestanalysis for fMRI.Social Cognitive Affective Neurosci.2007,2(1):67-70.

5Deborah Ann,Hall Karima Susi.Hemodynamic imaging of the audi?tory cortex.JHandb Clin Neurol.2015,129(1):257-275.

6Storace Douglas,Higgins Nathan,Read Heather L.Thalamic labelpatterns suggest primary and ventral auditory fields are distinct core regions.JComp Neurol.2010,518(10):1630-1646.

7Schanwiesner Marc,Dechent Peter Voit,Dirk Petkov Christopher,et al.Parcellation of Human and Monkey Core Auditory Cortexwith fM?RIPattern Classification and Objective Detection of Tonotopic Gradi?entReversals.J.Cereb Cortex.2014,27(11):635-637.

8NourskiKV,SteinschneiderM,McMurray B,etal.Functionalorganiza?tion of human auditory cortex:investigation of response latencies through direct recordings.JNeuroimage.2014,101（7）:598-609.

9Massoudi R,Van Wanrooij MM,Versnel H,et al.Spectrotemporal re?sponse propertiesof core auditory cortex neurons in awakemonkey.J. PLoSOne.2015,10(2)：116-118.

10 HallAmee J,Lomber Stephen G.High-field fMRIreveals tonotopical?ly-organized and core auditory cortex in the cat.J.Hear Res.2015,37 (5):675-677.

11Malone Brian J,Beitel Ralph E,Vollmer Maike Heiser,etal.Spectral Context Affects Temporal Processing in Awake Auditory Cortex.J Neurosci.2013,33(22):9431-9450.

12Baumann Simon,Joly Olivier,Rees Adrian,etal.The topography of fre?quency and time representation in auditory cortices.J.Elife.2015,15 (4):493-496.

13Meredith MA,Allman BL.Single-unitanalysis of somatosensory pro?cessing in the core auditory cortex of hearing ferrets.Eur JNeuro?sci.2015,41(5):686-698.

14Malone BJ,Scott BH,Semple MN,et al.Encoding frequency contrast in primateauditorycortex.J.Neurophysiol.2014,111(11)：2244-2263.

15Reznik Daniel Ossmy,OriMukamel Roy.Enhanced auditory evoked activity to self-generated sounds ismediated by primary and supple?mentarymotor cortices.JNeurosci.2015,35(5):2173-2180.

16鄧意紅,陳賢明.聽皮層半球優(yōu)勢的功能磁共振研究.中華耳科學雜志.2012,10(4):513-515.

17Carrasco A,Kok MA,Lomber SG.Effectsof coreauditory cortex deac?tivation on neuronal response to simple and complex acoustic signals in the contralateral anterior auditory field.JCereb Cortex.2015,25 (1):84-96.

18Fenoy Albert J,Severson Meryl A,Volkov Igor,etal.Hearing suppres?sion induced by electrical stimulation of human auditory cortex. JBrain Res.2006,1118(1):75-83.

19楊明,劉斌,滕皋軍,等.聽覺功能fMRI研究的實驗設計.中國醫(yī)學影像技術雜志.2008,11（3）：421-423.

20毛春麗,陳賢明,陳自謙,等.正常人聽覺皮層BOLD-fMRI的研究.中國實用神經疾病雜志.2009,15（7）:902-904.

21Meredith MA.Allman BL.Early hearing-impairment results in cross?modal reorganization of ferretcoreauditory cortex.JNeural Plast.2012, 21(3):591-601.

22 Lau Condon Zhang,Jevin W McPherson,Bradley Pienkowski,et al. Long-term passive exposure to non-traumatic acoustic noise induces neuraladaptation in ratmedialgeniculatebody and auditory cortex.J. Neuroimage.2015,107(1):1-9.

23Cohen Y.Bennur S.Neural correlates of hearing in noise in macaque auditory cortex.JAcoustSoc Am.2014,135(4):21-51.

24 郭瑜,夏爽,王鵬輝,等.單側感音神經性耳聾患者聽覺傳導通路變化的fMRI研究.臨床放射學雜志.2011,35(6):543-545.

25朱新,黃志純,劉斌,等.正常人及單側突發(fā)性聾患者的靜息態(tài)fMRI研究.中華耳科學雜志.2012,10(3):303-305.

26SchmidtAnjaM,Weber Benno P,Vahid MehdiZacharias Rene,etal. FunctionalMR imaging of the auditory cortex with electrical stimula?tion of the promontory in 35 deaf patients before cochlea implanta?tion.AJNRAm JNeuroradiol.2003,24(2):201-207.

27Weiss Joshua P Bernal,Byron Balkany Thomas J,Altman Nolan Jethanamest,etal.fMRIevaluation of cochlear implant candidacy in diffuse cortical cytomegalovirus disease.Laryngoscope.2012,122(9): 2064-2066.

28 Klinke R,Hartmann R,Heid STillein,etal.Plastic changes in theau?ditory cortex of congenitally deaf cats following cochlear implanta?tion.JAudiolNeurooto.2001,6(4):203-206.

29Lazard Diane S,Lee Hyo-Jeong,Truy Eric,etal.Bilateral reorganiza?tion of posterior temporal cortices in post-lingual deafnessand its re?lation to cochlear implant outcome.JHum Brain Mapp.2013,34(5): 1208-1209.

30Lazard D S,Giraud A L,Truy E Lee H J.Evolution of non-speech sound memory in postlingual deafness:implications for cochlear im?plant rehabilitation.JNeuropsychologia.2011,49(9):2475-2482.

31Lazard D S,Lee H J,GaeblerM Kell,etal.Processing in post-lingual deafness and cochlear implant outcome.J.Neuroimage.2010,49(4): 3443-3451.

App lication of fMRIin evaluation of auditory cortex in sensorineuralhearing loss

XIAZhongfang,ZHANGJie,WANGZhinan,XUZhongqiang,HUYanling,CHENXin,SHAO Jianbo
1DepartmentofOtorhinolaryngology,Wuhan Children’sHospital,Beijing Children’s HospitalGroup,Wuhan,430016.
2DepartmentofOtorhinolaryngology,Beijing Hospital,CapitalMedicalCollege,Bejing,100045.
3 DepartmentofCT/MRI,Wuhan Children’sHospital,Beijing Children’sHospitalGroup,Wuhan,430016
Corresponding author:SHAO Jianbo Email:shaojb2002@sina.com

Functionalmagnetic resonance imaging(fMRⅠ)is a new technology that is capable of showing brain functionalstatusby testingmagnetic field changes related to blood flow ing into cerebral cells,providing accurate information regarding structural and functional relations.At present,auditory cortex changes in sensorineuralhearing losshave become a hot research field.fMRⅠcan be an importantdirectand objective imagingmethod for assessmentof the central auditory cortex.This paper provides a review on the application of fMRⅠin evaluation of theauditory cortex in sensorineuralhearing loss.

functionalmagnetic resonance imaging fMRⅠ;sensorineuralhearing loss;auditory cortex

R764.431

A

1672-2922（2015）03-419-03

10.3969/j.issn.1672-2922.2015.03.008

夏忠芳，博士主任醫(yī)師研究方向:小兒耳鼻咽喉

邵劍波e-mailshaojb2002@sina.com

2015-9-8)