符秋養(yǎng)　梁勇　鄒岸　王濤

?

·臨床研究·

不同強(qiáng)度言語(yǔ)聲誘發(fā)聽性腦干反應(yīng)及聽處理偏側(cè)化分析△

符秋養(yǎng)1梁勇2鄒岸3王濤3

【摘要】目的探討不同強(qiáng)度言語(yǔ)聲誘發(fā)聽性腦干反應(yīng)(speech evoked auditory brainstem response，s-ABR)的時(shí)域和頻域變化以及腦干水平是否存在聽處理偏側(cè)化現(xiàn)象。方法分別以40、60和80 dB HL言語(yǔ)聲對(duì)29例健康青年行雙耳s-ABR檢測(cè)，分析雙耳時(shí)域參數(shù)中的主波潛伏期、幅值以及頻域參數(shù)中的基頻(F0)、共振峰(F1～F5)。結(jié)果三種刺激強(qiáng)度下，左右耳各主波潛伏期及幅值之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；隨言語(yǔ)刺激聲強(qiáng)增大，計(jì)算強(qiáng)度每降低20 dB時(shí)s-ABR各主波潛伏期延長(zhǎng)平均值，瞬態(tài)性主波V、A、C、O波及周期性主波D、E、F波的潛伏期均顯著縮短(P<0.05)，幅值顯著增加(P<0.05)；周期性主波潛伏期延長(zhǎng)更明顯(P<0.05)。s-ABR頻域分析顯示，從F0及F1～F5幅值依次降低，與強(qiáng)度變化一致；雙耳記錄的s-ABR具有很高的相似度，其時(shí)域參數(shù)和頻域參數(shù)耳別間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論s-ABR較好編碼了言語(yǔ)的時(shí)域和頻域信息，且時(shí)域和頻域參數(shù)高度對(duì)應(yīng)并具有相同的強(qiáng)度響應(yīng)性；瞬態(tài)性和周期性成分的s-ABR各主波不同潛伏期特性可能提示更多編碼信息；言語(yǔ)在聽性腦干水平的處理并無明顯偏側(cè)化現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】言語(yǔ)聲；強(qiáng)度；聽性腦干反應(yīng)；偏側(cè)化

言語(yǔ)作為人類社會(huì)中最重要的復(fù)雜聲，是聲音和意義的集合體，常被稱為語(yǔ)音，攜帶著非常豐富的聲學(xué)信息[1]，頻率和強(qiáng)度是其中最重要的特征信息。目前關(guān)于言語(yǔ)頻率和強(qiáng)度的聽覺處理機(jī)制仍知之甚少，對(duì)于言語(yǔ)認(rèn)知行為的諸多細(xì)節(jié)亦不清楚。

言語(yǔ)認(rèn)知行為的完成除依賴于聽覺系統(tǒng)將言語(yǔ)聲信息轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電信號(hào)并連續(xù)加工編碼外，還需要經(jīng)過復(fù)雜的高級(jí)心理活動(dòng)。在這一過程中大腦半球表現(xiàn)出了一側(cè)偏向現(xiàn)象，稱為聽處理偏側(cè)化[2,3]。目前皮層水平的聽處理偏側(cè)化研究較為深入，發(fā)現(xiàn)主要由一側(cè)大腦半球控制著一定的言語(yǔ)功能，瞬態(tài)性的詞義性信息分析主要在左半球聽區(qū)，而周期性的非詞義性信息處理可能在右半球[2]。有學(xué)者認(rèn)為耳蝸水平可能也具有類似大腦半球的不對(duì)稱性處理，其短聲刺激的瞬態(tài)耳聲發(fā)射信噪比右耳顯著高于左耳，而純音刺激則左耳顯著高于右耳[3]。

腦干作為聽覺皮層下中樞，接受雙側(cè)耳蝸的傳入信息后經(jīng)過處理整合如實(shí)表達(dá)了刺激聲的信息，保證了高級(jí)中樞更復(fù)雜、精細(xì)的信息處理，是聽處理的重要環(huán)節(jié)。因此，了解言語(yǔ)頻率和強(qiáng)度信息在腦干的表達(dá)對(duì)了解聽覺處理過程及了解言語(yǔ)認(rèn)知行為的神經(jīng)電生理機(jī)制有重要意義。近年研究發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)聲誘發(fā)聽性腦干反應(yīng)(speech evoked auditory brainstem response，s-ABR)與刺激聲信息有高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在言語(yǔ)認(rèn)知機(jī)制研究及相關(guān)臨床應(yīng)用方面引起關(guān)注[2,4～8]。s-ABR最常用的刺激聲是合成輔-元音單音節(jié)/da/[7]，/da/包含清輔音/d/和元音/a/兩部分，/a/部分時(shí)域上有3個(gè)周期性波：d(15.27 ms)、e(23.88 ms) 和f(32.38 ms)，周期約為9 ms；頻域含有基頻(F0)及5個(gè)共振峰(F1～F5)，頻率范圍分別是：F0= 103～121 Hz，F(xiàn)1= 220～720 Hz， F2= 1700～1240 Hz，F(xiàn)3=2 580～2 500 Hz，F(xiàn)4,5=3 600～4 500 Hz；/da/誘發(fā)s-ABR為一系列成分波，由起始反應(yīng)(onset response, OR)及頻率跟隨反應(yīng)(frequency following response, FFR)組成[4～8]。有學(xué)者[5]進(jìn)一步將其分為OR、過渡部分、FFR和終止部分；OR包含V波和A波，過渡部分包含C波，F(xiàn)FR包含D波、E波和F波，終止部分則包含O波。s-ABR的OR、過渡部分以及終止部分屬于瞬態(tài)性成分，而FFR屬于周期性成分，這些反應(yīng)成分在不同人群中表現(xiàn)出不同的電生理特點(diǎn)，為言語(yǔ)認(rèn)知機(jī)制的基礎(chǔ)及臨床研究提供了良好的工具[4～7]。

本研究通過分析s-ABR隨刺激聲強(qiáng)度的變化和耳側(cè)關(guān)系，探討腦干水平言語(yǔ)編碼機(jī)制及其聽處理偏側(cè)化現(xiàn)象，希望有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)言語(yǔ)認(rèn)知行為的神經(jīng)電生理機(jī)制。

1資料與方法

1.1研究對(duì)象健康成人29例58耳，男15例，女14例，年齡24～39歲，平均33.19±5.18歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：右利手，具有高中以上教育背景，能流利進(jìn)行普通話交流，無聽覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及精神障礙病史，500～8 000 Hz純音平均聽閾≤20 dB HL，click-ABR檢測(cè)結(jié)果正常。

1.2s-ABR檢測(cè)方法測(cè)試儀器為美國(guó)Intelligent Hearing Systems公司生產(chǎn)的Smart EP誘發(fā)電位儀，測(cè)試在聲電屏蔽室內(nèi)(GB/T16403)進(jìn)行。測(cè)試前告知受試者閉目，保持安靜，盡可能避免眼瞼抖動(dòng)，忽視測(cè)試聲。測(cè)試時(shí)受試者平臥位，參考電極置于兩側(cè)耳垂，記錄電極置于前額正中發(fā)際處，地極置于眉心，極間電阻均≤3 kΩ；插入式耳機(jī)分別固定于兩側(cè)外耳道口深部0.5 cm處；采樣率8 000 Hz，帶通濾波100～3 000 Hz，偽跡拒絕閾值35 μV，采用同側(cè)給聲、同側(cè)記錄模式；刺激聲采用合成輔-元音單音節(jié)/da/[7](圖1)，刺激率為11.1次/秒，分別以40、60和80 dB HL強(qiáng)度測(cè)試，每個(gè)受試者每個(gè)刺激強(qiáng)度均記錄三組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)連續(xù)記錄64 ms，三組數(shù)據(jù)做平均處理提高信噪比。測(cè)試時(shí)刺激強(qiáng)度的給聲順序以及刺激耳別隨機(jī)決定，調(diào)整強(qiáng)度及耳別時(shí)受試者休息2分鐘，每組數(shù)據(jù)測(cè)試間隔1分鐘。

1.3s-ABR的時(shí)域(主波潛伏期、幅值)和頻域(基頻、共振峰)分析

1.3.1s-ABR時(shí)域分析s-ABR主波判定采用軟件結(jié)合人工方法，首先由研究者在Matlab平臺(tái)上開發(fā)的軟件模塊進(jìn)行初步判定，然后由不了解反應(yīng)參數(shù)的s-ABR研究者對(duì)軟件判定主波進(jìn)行確定或調(diào)整。軟件模塊主要功能包括讀取Smart EP記錄的3組原始數(shù)據(jù)，做平均疊加去噪處理得到一個(gè)平均波形，然后，根據(jù)設(shè)定的主波判定準(zhǔn)則，對(duì)平均波形進(jìn)行主波判定，并在人工確定后讀取出主波潛伏期和幅值。綜合聽腦干反應(yīng)特性、/da/聲學(xué)參數(shù)及同類研究結(jié)果[1,4,5,7]，軟件模塊中平均波形的主波判定準(zhǔn)則為：潛伏期≤10 ms的幅值最大正性波峰判為V波，緊接的負(fù)性波峰判為A波，10 ms<潛伏期≤20 ms的幅值最大負(fù)性波峰判為C波，20 ms<潛伏期≤30 ms的幅值最大負(fù)性波峰判為D波，30 ms<潛伏期≤40 ms的幅值最大負(fù)性波峰判為E波，40 ms<潛伏期≤50 ms的幅值最大負(fù)性波峰判為F波；50 ms<潛伏期≤55 ms的幅值最大負(fù)性波峰判為O波。

1.3.2s-ABR頻域分析對(duì)58耳3種強(qiáng)度的s-ABR平均波形進(jìn)行快速傅立葉變換，提取/da/基頻及5個(gè)共振峰信息并計(jì)算其幅值(對(duì)應(yīng)/da/基頻和共振峰頻率范圍的平均峰值)，即F0及F1～F5的幅值。

2結(jié)果

2.1s-ABR的波形29例受試者雙耳s-ABR時(shí)域及頻域圖形與刺激聲具有很高相似性,反應(yīng)時(shí)域波形由一系列成分波組成，其主波包含正波V、負(fù)波A、負(fù)波C、負(fù)波D、負(fù)波E、負(fù)波F和負(fù)波O(圖1)，頻域圖中FFR與元音/a/具有非常準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而輔音/d /沒有很好地被表達(dá)(圖2)。

圖1　/da/的時(shí)域波形及雙耳s-ABR的時(shí)域平均波形

a為/da/時(shí)域波形，b、c分別為左右耳s-ABR時(shí)域平均波形

圖2　/a/的頻域波形及雙耳FFR的頻域平均波形

a為/a/頻域波形，b、c分別為左右耳FFR頻域平均波形

2.2不同刺激強(qiáng)度下雙耳s-ABR各主波潛伏期及幅值由表1～4可見，三種刺激強(qiáng)度下，雙耳間各主波潛伏期及幅值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，說明/da/聲誘發(fā)的s-ABR無偏側(cè)化現(xiàn)象；不同強(qiáng)度下各主波潛伏期差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)，多重比較顯示40與60 dB HL、60與80 dB HL、40與80 dB HL強(qiáng)度下，各波潛伏期差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；不同強(qiáng)度下各主波幅值(除D波外)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，多重比較，僅在40與80 dB HL強(qiáng)度下部分主波幅值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；潛伏期CV=1%～14%，幅值CV=31%～83%。計(jì)算強(qiáng)度每降低20 dB時(shí)s-ABR各主波潛伏期延長(zhǎng)平均值[(40 dB強(qiáng)度下的潛伏期值-80 dB強(qiáng)度下的潛伏期值)/2]，各瞬態(tài)性主波V、A、C及O波潛伏期變化均值分別為0.79±0.32、0.69±0.28、0.72±0.35及0.68±0.40 ms；而各周期性成分D、E和F波潛伏期變化均值分別為1.21±0.59、1.14±0.61和1.17±0.67 ms，可見，周期性主波潛伏期延長(zhǎng)更明顯(P<0.05)。

刺激強(qiáng)度(dBHL)V波 右耳 左耳 A波 右耳 左耳 C波 右耳 左耳 O波 右耳 左耳 408.16±0.778.19±0.749.08±0.348.96±0.4014.99±1.6214.47±1.2150.54±1.1150.63±1.14607.13±0.577.15±0.268.23±0.538.20±0.5313.89±1.7913.36±1.3050.11±1.1150.07±0.98806.37±0.516.41±0.417.44±0.637.43±0.5113.29±1.2813.16±1.1249.10±0.7849.37±0.95耳別F0.843.012.990.39P0.780.940.950.51強(qiáng)度F238.96212.4224.7259.75P<0.001<0.001<0.001<0.001P*<0.001α<0.001α<0.001α<0.001α

注：P*為各強(qiáng)度多重比較，α為所有兩兩比較

±s)

注：P*為各強(qiáng)度多重比較，α為所有兩兩比較

刺激強(qiáng)度(dBHL)V波 右耳 左耳 A波 右耳 左耳 C波 右耳 左耳 O波 右耳 左耳 400.11±0.050.11±0.05-0.07±0.03-0.06±0.05-0.07±0.04-0.08±0.06-0.07±0.04-0.07±0.04600.13±0.060.12±0.07-0.09±0.06-0.09±0.04-0.09±0.05-0.10±0.07-0.08±0.05-0.08±0.04800.15±0.070.13±0.06-1.13±0.05-1.10±0.06-0.13±0.07-0.14±0.11-0.10±0.05-0.12±0.06耳別F1.651.260.280.66P0.210.270.600.42強(qiáng)度F3.8413.2610.858.33P0.03<0.001<0.001<0.001P*<0.001β<0.001α<0.001α<0.001β

注：P*為各強(qiáng)度多重比較，α為所有兩兩比較，β為僅40與80 dB HL強(qiáng)度比較

刺激強(qiáng)度(dBHL)D波 右耳 左耳 E波 右耳 左耳 F波 右耳 左耳 40-0.12±0.06-0.11±0.05-0.12±0.05-0.12±0.05-0.12±0.05-0.11±0.0460-0.14±0.05-0.13±0.06-0.13±0.05-0.13±0.04-0.14±0.06-0.13±0.0480-0.13±0.05-0.13±0.05-0.14±0.05-0.15±0.06-0.15±0.06-0.16±0.05耳別F1.660.090.55P0.210.770.50強(qiáng)度F1.693.288.46P0.190.04<0.001P*0.03β<0.001β

注：P*為各強(qiáng)度多重比較，α為所有兩兩比較，β為僅40與80 dB HL強(qiáng)度比較

2.3s-ABR頻域分析結(jié)果/da/基頻(F0)及共振峰(F1～F5)見表5，表達(dá)幅值從F0到F1～F5依次降低(F4～5數(shù)值接近0，未列出)，幅值變化與言語(yǔ)強(qiáng)度改變一致。

刺激強(qiáng)度(dBHL)F0 右耳 左耳 F1 右耳 左耳 F2 右耳 左耳 F3 右耳 左耳 403.80±2.443.56±2.433.09±1.132.83±0.860.41±0.040.38±0.050.25±0.080.24±0.07604.24±2.124.16±1.963.55±0.903.08±0.880.40±0.060.39±0.060.24±0.080.24±0.09806.13±2.756.12±2.843.81±1.013.98±0.860.46±0.100.45±0.070.25±0080.26±0.10耳別F0.152.962.790.00P0.710.100.110.95強(qiáng)度F16.5526.6515.510.48P<0.001<0.001<0.0010.62P*<0.001β<0.001α<0.001β

注：P*為各強(qiáng)度多重比較，α為所有兩兩比較，β為僅40與80 dB HL比較

3討論

3.1s-ABR時(shí)域特性分析聽腦干是聽皮層下接受、分析和發(fā)送聽覺信息的多功能整合中心，其內(nèi)部眾多纖維聯(lián)系形成多種反饋回路，對(duì)聽覺信息的提取和調(diào)制有著重要作用[6,9,10]。s-ABR的產(chǎn)生與言語(yǔ)信號(hào)特征密切相關(guān)，反應(yīng)中的V波及A波為言語(yǔ)信號(hào)開始誘發(fā)，C波為言語(yǔ)信號(hào)中元音開始誘發(fā)，O波則為言語(yǔ)信號(hào)結(jié)束所誘發(fā)[7]，這些瞬態(tài)性波可能是腦干核團(tuán)中章魚細(xì)胞(ocopus cells)的活動(dòng)結(jié)果，這類聽神經(jīng)元具有強(qiáng)度響應(yīng)性，并對(duì)刺激中的瞬態(tài)性信息產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)[8]。而周期性波D、E、和F則是言語(yǔ)信號(hào)中元音信息的跟隨反應(yīng)，可能來源于腦干核團(tuán)中對(duì)1 kHz以下頻率表現(xiàn)出顯著鎖相特性的神經(jīng)元[11]，如“給聲”反應(yīng)細(xì)胞、“斬波”細(xì)胞、初始樣細(xì)胞等。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著言語(yǔ)強(qiáng)度增大，s-ABR瞬態(tài)性波及周期性波均表現(xiàn)出了潛伏期顯著縮短以及幅值顯著增大，這可能與強(qiáng)度變化影響了這些腦干神經(jīng)元首個(gè)動(dòng)作電位的發(fā)放時(shí)間(first spike latency，F(xiàn)SL)和發(fā)放數(shù)(first spike count，F(xiàn)SC)有關(guān)，一般認(rèn)為強(qiáng)度增大可使聽神經(jīng)元FSC增加，產(chǎn)生較大反應(yīng)幅值[12,13]。然而，聽覺誘發(fā)電位幅值穩(wěn)定性差，本研究中s-ABR各強(qiáng)度下幅值變異系數(shù)為31%～83%，波動(dòng)性較大，這可能與聽神經(jīng)元FSC的差異和不穩(wěn)定有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)聽覺神經(jīng)元存在3種FSC模式，一種隨著強(qiáng)度增加而持續(xù)增加，一種隨強(qiáng)度增加到一定水平后趨于穩(wěn)定，另一種則隨強(qiáng)度增加到一定水平后反而下降[12]；這3種FSC模式的神經(jīng)元廣泛存在于聽覺系統(tǒng)各級(jí)核團(tuán)[13]，目前尚不清楚這些神經(jīng)元在不同核團(tuán)的分布情況。此外，同一聽神經(jīng)元FSC也不穩(wěn)定，相同強(qiáng)度刺激引起的發(fā)放數(shù)變化很大[13]。從本研究結(jié)果看，強(qiáng)度變化引起s-ABR幅值改變的數(shù)值較小，可能是因?yàn)?0 dB和40 dB的強(qiáng)度差距尚不能引起聽神經(jīng)元總體FSC明顯增加；研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度刺激引起的聽神經(jīng)元總體FSC在60 dB強(qiáng)度差內(nèi)變化不大[14]，這與本文結(jié)果符合。有學(xué)者認(rèn)為聽神經(jīng)元FSL是聲音強(qiáng)度編碼更可靠的機(jī)制，隨著強(qiáng)度增大表現(xiàn)為逐漸減小[12,15～17]；聽神經(jīng)元FSL具有高度穩(wěn)定性，同一刺激FSL標(biāo)準(zhǔn)差常在零點(diǎn)幾毫秒之內(nèi)，在較高聲強(qiáng)時(shí)更為明顯[18]；此外，相同頻率的FSL-強(qiáng)度曲線可準(zhǔn)確反映兩者關(guān)系，而不同頻率的FSL-聲強(qiáng)曲線經(jīng)時(shí)間和強(qiáng)度等效后也可以完全重疊，不受刺激時(shí)程的影響[13]，因而聽覺誘發(fā)電位的反應(yīng)潛伏期穩(wěn)定性非常高，并且隨刺激強(qiáng)度增大而逐漸減小。本研究結(jié)果顯示s-ABR各強(qiáng)度下潛伏期變異系數(shù)較小(1%～14%)，這與聽神經(jīng)元FSL的穩(wěn)定性符合。盡管FSC和FSL可能各自解釋了聲音強(qiáng)度的編碼機(jī)制，但FSL可達(dá)數(shù)毫秒甚至微秒的精確度攜帶著更多信息[15]，因此，聽覺電位反應(yīng)潛伏期具有更高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

從文中結(jié)果看，當(dāng)言語(yǔ)刺激強(qiáng)度以相同程度增加時(shí)，s-ABR瞬態(tài)性主波之間的潛伏期變化值接近，而周期性成分潛伏期的變化值也接近，但周期性主波潛伏期延長(zhǎng)更明顯，提示s-ABR瞬態(tài)性成分可能具有相同的神經(jīng)元來源，而周期性主波的神經(jīng)元也可能具有同源性，再次證實(shí)了學(xué)者關(guān)于s-ABR神經(jīng)起源的觀點(diǎn)[6,7]。然而盡管s-ABR瞬態(tài)性成分和周期性主波的來源神經(jīng)元都位于同一聽覺通路，但彼此功能不同，可能構(gòu)成了2條平行傳導(dǎo)途徑[6,7,9,10]。有學(xué)者提出聽腦干信號(hào)處理具有特征提取和平行處理原則，聲信息的某種特征被一類特定聽神經(jīng)元提取和識(shí)別后由許多并列的信息傳遞通路進(jìn)行平行處理[6,9]，保證了信息被如實(shí)表達(dá)到高級(jí)中樞[10]。what-where通路可能是聽腦干中平行神經(jīng)通路之一，where通路主要處理詞義信息，而what通路主要負(fù)責(zé)非詞義信息[6,7,9]。研究發(fā)現(xiàn)有些兒童對(duì)言語(yǔ)的詞義識(shí)別能力受損，表現(xiàn)出不同程度的誦讀及聽寫困難；但對(duì)言語(yǔ)的非詞義信息識(shí)別不受影響，如對(duì)說話者身份及情感等方面識(shí)別能力正常[2,4,7]；這類兒童的s-ABR測(cè)試表現(xiàn)出周期性成分無改變，但瞬態(tài)性主波明顯異常[2]，在噪聲下更顯著[7]；提示s-ABR瞬態(tài)性主波來源神經(jīng)元可能構(gòu)成了where通路，周期性成分神經(jīng)元?jiǎng)t可能組成了what通路。s-ABR瞬態(tài)性主波和周期性成分不同的生理特性可能提供更多解密言語(yǔ)認(rèn)知行為的線索，有待進(jìn)一步研究。

3.2s-ABR頻域特性分析本研究結(jié)果顯示s-ABR反應(yīng)和刺激聲在時(shí)域上相似度非常高；頻域中FFR與元音/a/也具有非常準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但輔音/d/似乎沒有很好地被表征，與言語(yǔ)聲/ba/誘發(fā)腦干反應(yīng)的研究結(jié)果[8]符合。FFR對(duì)/a/的精確表達(dá)提示元音信息在腦干水平的編碼可能已經(jīng)達(dá)到了很高程度，輔音信息未“非編碼”則可能因?yàn)檩o音識(shí)別需要借助語(yǔ)境[19]，然而語(yǔ)境信息是否被表達(dá)在s-ABR的瞬態(tài)性成分中尚有待進(jìn)一步證實(shí)。聲波傳入耳蝸后在基底膜傳播，不同頻率在基底膜不同部位發(fā)生最大振動(dòng)，引起該處內(nèi)毛細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位，從而將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳入中樞；在這一過程中，每個(gè)部位的內(nèi)毛細(xì)胞響應(yīng)一個(gè)最佳頻率，形成了一對(duì)一的傳導(dǎo)通道，并且在基底膜波動(dòng)周期的特定相位發(fā)放沖動(dòng)，因而使頻率及其時(shí)間特征以鎖相發(fā)放形式被傳輸[10]。聽覺通路各級(jí)中樞均存在與此對(duì)應(yīng)的頻率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不同頻率響應(yīng)特性的聽神經(jīng)元按其特征頻率由高到低或者由低到高排列[9,10]；這種頻率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得聲信號(hào)不同頻率信息可以通過不同通道傳導(dǎo)，很可能是平行神經(jīng)通路的基礎(chǔ)?；l是聲調(diào)識(shí)別的主要特征，共振峰是言語(yǔ)辨別的重要特征，對(duì)元音尤為重要，文中結(jié)果顯示，/da/基頻F0和5個(gè)共振峰F1～F5編碼幅度從基頻到各個(gè)共振峰依次降低，幅度變化與言語(yǔ)強(qiáng)度改變一致，提示s-ABR頻域編碼幅值變化可能也表達(dá)了言語(yǔ)的強(qiáng)度變化信息；有學(xué)者提出s-ABR忠實(shí)編碼了言語(yǔ)信息[1,2,6,7]，本研究結(jié)果與此相符。

3.3s-ABR無偏側(cè)化現(xiàn)象分析聽覺系統(tǒng)各個(gè)水平的聽處理偏側(cè)化是聽覺研究熱點(diǎn)。聽覺系統(tǒng)為雙側(cè)性的神經(jīng)通路，由于對(duì)側(cè)聽投射更具優(yōu)勢(shì)，起始耳的對(duì)側(cè)半球常得到更強(qiáng)的激活[20]，因而出現(xiàn)了耳側(cè)優(yōu)勢(shì)，在加工數(shù)字、詞匯等言語(yǔ)材料時(shí)表現(xiàn)為右耳優(yōu)勢(shì)，而加工音樂、 環(huán)境聲等非言語(yǔ)材料時(shí)表現(xiàn)為左耳優(yōu)勢(shì)[2,21]。此外，在對(duì)輔音處理中也表現(xiàn)出右耳優(yōu)勢(shì)，元音處理則無明顯偏側(cè)化現(xiàn)象，原因可能是輔音信息變化更快速，因而右耳-左半球交叉優(yōu)勢(shì)得到更多激活，但這種左半球優(yōu)勢(shì)并非絕對(duì)[2]。研究發(fā)現(xiàn)聲調(diào)加工也存在右耳-左半球優(yōu)勢(shì)，在聲調(diào)語(yǔ)種人群中更為顯著，而非聲調(diào)語(yǔ)種人群則沒有顯著耳側(cè)優(yōu)勢(shì)或偏向右半球[22]。目前研究認(rèn)為聽處理偏側(cè)化是解剖不對(duì)稱性、左半球言語(yǔ)優(yōu)勢(shì)以及右半球非言語(yǔ)優(yōu)勢(shì)共同所致[2]，右耳言語(yǔ)刺激時(shí)，聽信號(hào)可直接投射到左半球進(jìn)行處理；而左耳聲信號(hào)需先投射到右半球，并經(jīng)過胼胝體中繼站處理后方轉(zhuǎn)入左半球處理中心；同樣，左耳非言語(yǔ)信號(hào)可直接投射到右半球進(jìn)行處理，而右耳則經(jīng)過左半球及胼胝處理后才能轉(zhuǎn)入右半球處理中心[20,23]。從文中結(jié)果看，不同刺激強(qiáng)度下左、右耳的s-ABR無顯著差異，/da/時(shí)域信息或頻域信息的聽腦干編碼未表現(xiàn)出耳側(cè)優(yōu)勢(shì)，而輔音、元音、聲調(diào)以及詞義信息在腦干水平的加工亦無偏側(cè)化現(xiàn)象，其原因可能是聽腦干信息處理功能性通路是相互平行的，what-where通路可能平行分布于解剖結(jié)構(gòu)中的對(duì)側(cè)和同側(cè)通路；不同耳側(cè)及不同聽信息經(jīng)過聽腦干平行處理后投射到對(duì)應(yīng)聽皮層，然后在半球優(yōu)勢(shì)作用下才表現(xiàn)出耳側(cè)優(yōu)勢(shì)；但聽腦干平行處理和聽皮層偏側(cè)優(yōu)勢(shì)在言語(yǔ)認(rèn)知行為中的相互關(guān)系尚有待進(jìn)一步研究。

4參考文獻(xiàn)

1Akhoun I, Moulin A, Jeanvoine A, et al. Speech auditory brainstem response (speech ABR) characteristics depending on recording conditions and hearing status: an experimental parametric study[J]. Journal of Neuroscience Methods,2008, 175:196.

2Vanvooren S, Poelmans H, Hofmann M, et al. Hemispheric asymmetry in auditory processing of speech envelope modulations in prereading children[J]. The Journal of Neuroscience,2014, 34: 1523.

3Sininger YS, Cone-Wesson B. Asymmetric cochlear processing mimics hemispheric specialization[J]. Science,2004, 305:1581.

4Erika S, Nina K. Musical training heightens auditory brainstem function during sensitive periods in development[J]. Frontiers in Psychology,2013, 4: 622.

5符秋養(yǎng)，梁勇，蘇園園，等．健康青年人言語(yǔ)誘發(fā)聽性腦干反應(yīng)的成分及特性[J]．中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2009，44：900.

6Kraus N, Nicol TG. Brainstem origins for cortical "what" and "where" path ways in the auditory system[J]. Trends in Neurosciences,2005, 28: 176.

7Johnson KL, Nicol TG, Kraus N. Brain stem response to speech: a biological marker of auditory processing[J]. Ear and Hearing,2005, 26: 424.

8Akhoun I, Galle′go S, Moulin A, et al. The temporal relationship between speech auditory brainstem responses and the acoustic pattern of the phoneme /ba/ in normal-hearing adults[J]. Clinical Neurophysiology,2008, 119: 922.

9Rauschecker JP, Biao T. Mechanisms and streams for processing of "what"and "where"in auditory cortex[J]. Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America,2000,97: 11800.

10Rauschecker JP, Shannon RV. Sending sound to the brain[J]. Science,2002, 295: 1025.

11Wang J, Qin L, Chimoto S, et al. Response characteristics of primary auditory cortex neurons underlying perceptual asymmetry of ramped and damped sounds[J]. Neuroscience,2014, 256: 309.

12Phillips DP, Sark SA. Separate mechanisms control spike numbers and inter-spike intervals in transient responses of cat auditory cortex neurons[J]. Hearing Research,1991, 53: 17.

13Tan X, Wang X, Yang W, et al. First spike latency and spike count as functions of tone amplitude and frequency in the inferior colliculus of mice[J]. Hearing Research,2008, 235: 90.

14Kitzes L. Binaural interactions shape binaural response structures and frequency response functions in primary auditory cortex[J]. Hearing Research,2008, 238: 68.

15Heil P. First spike latency of auditory neurons revisited[J]. Current Opinion in Neurobiology,2004, 14: 461.

16VanRullen R, Guyonneau R, Thorpe SJ. Spike times make sense[J]. Trends in Neurosciences,2005, 28: 1.

17Johansson RS, Birznieks I. First spikes in ensembles of human tactile afferents code complex spatial fingertip events[J]. Nature Neuroscience,2004, 7: 170.

18Wiener MC, Richmond BJ. Decoding spike trains instant by instant using order statistics and the mixture-of-Poissons model[J]. The Journal of Neuroscience,2003, 23:2394.

19Chandrasekaran B, Hornickel J, Skoe E, et al. Context-dependent encoding in the human auditory brainstem relates to hearing speech in noise: Implications for developmental dyslexia[J]. Neuron,2009, 64: 311.

20Hashimoto R, Homae F, Nakajima K, et al. Functional differentiation in the human auditory and language areas revealed by a dichotic listening task[J]. Neuroimage, 2000, 12: 147.

21Itoh K, Miyazaki K, Nakada T. Ear advantage and consonance of dichotic pitch intervals in absolute-pitch possessors[J]. Brain and Cognition, 2003, 53: 464.

22Wang Y, Jongman A, Sereno JA．Dichotic perception of Mandarin tones by Chinese and American listeners[J]. Brain and Language,2001, 78: 332.

23Westerhausen R, Hugdahl K. The corpus callosum in dichotic listening studies of hemispheric asymmetry: a review of clinical and experimental evidence[J]. Neuroscience & Biobehavioral Reviews,2008, 32: 1044.

(2014-09-11收稿)

(本文編輯李翠娥)

Speech-ABR Representations and Non-lateralization Effect for the Stimulation Intensity

Fu Qiuyang*, Liang Yong, Zou An, Wang Tao

(*Department of Otolaryngology, Guangdong NO.2 Provincial People’s Hospital, Guangzhou，510515, China)

【Abstract】ObjectiveTo investigate the effects of stimulation intensity on subcortical auditory processing of speech and assess the subcortical asymmetry of speech elements at the brainstem level using speech evoked auditory brainstem response (s-ABR), so as to provide more clues for the mechanism of speech cognitive behaviors.MethodsSpeech syllables /da/ with three intensities(40 dB HL,60 dB HL and 80 dB HL) were presented monaurally to 29 normal hearing adults, and corresponding s-ABRs were recorded. The stimulus and response parameters, including latency and amplitude in time domain, fundamental frequency and formants in frequency domain were analyzed statistically.ResultsWith the increase of stimulation intensity, significant shorter latency and larger amplitude were observed for the feature peaks of s-ABR (P<0.05). The latency changes corresponding to the same intensity increment were at variance with the periodic components and the transient components. The fundamental frequency and formants of the stimulus syllables that extracted preferably from s-ABRs were encoded less vigorously in ascending order which was the same as that for the intensity. The responses to the right and left monaural stimulation resembled without significant lateralized difference.ConclusionThe s-ABR is able to encode faithfully the speech sound in terms of timing and spectrum components with high correspondence with the stimulus intensity.

The different latency characteristics of periodic components and transient responses may imply more underlying coding information of speech sound. However, lateral asymmetry speech processing is not considerable at the brainstem level.

【Key words】Speech sound；Stimulation intensity；Auditory brainstem response；Lateralization

【中圖分類號(hào)】R764.04

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1006-7299(2016)02-0116-07

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.02.002

作者簡(jiǎn)介：符秋養(yǎng)，男，廣東人，副主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)槎茖W(xué)及言語(yǔ)聽覺科學(xué)臨床研究。通訊作者：梁勇(Email:yliang@fimmu.com)；王濤(Email:taowang@smu.edu.cn)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-3-314：39

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20150303.1439.027.html

△國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61172033)、2014年廣東省科技計(jì)劃立項(xiàng)(411141963067)和廣東省醫(yī)學(xué)科研基金(A2015074)聯(lián)合資助

1廣東省第二人民醫(yī)院耳鼻咽喉-頭頸外科(廣州510515);2南方醫(yī)科大學(xué)附屬南方醫(yī)院耳鼻咽喉-頭頸外科;3南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院