年齡對(duì)言語(yǔ)誘發(fā)ABR的頻率跟隨反應(yīng)影響*

郝文洋 商瑩瑩 倪道鳳 姜鴻 徐春曉 高志強(qiáng) 王素菊 李奉蓉 趙翠霞

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·臨床研究·

年齡對(duì)言語(yǔ)誘發(fā)ABR的頻率跟隨反應(yīng)影響*

郝文洋1商瑩瑩1倪道鳳1姜鴻1徐春曉1高志強(qiáng)1王素菊1李奉蓉1趙翠霞1

目的 分析聽(tīng)力正常青年人與老年人之間言語(yǔ)誘發(fā)聽(tīng)性腦干反應(yīng)(speech evoked auditory brainstem response，s-ABR)的頻率跟隨反應(yīng)(frequency following response，F(xiàn)FR)差異，探討其在揭示聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)老化機(jī)制中的作用。 方法 應(yīng)用SmartEP聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位系統(tǒng)對(duì)聽(tīng)力正常青年人(18～25歲)與老年人(60～70歲)各12例(24耳)進(jìn)行言語(yǔ)聲信號(hào)/da/誘發(fā)的s-ABR檢測(cè)，比較兩組s-ABR波形圖及頻譜圖、FFR各波潛伏期及共振峰等。結(jié)果 老年組s-ABR瞬態(tài)反應(yīng)部分各波潛伏期較青年組延長(zhǎng)，F(xiàn)FR各波潛伏期與青年組一致，F(xiàn)FR各波振幅較青年組低；兩組FFR的頻譜分析顯示，老年組FFR各頻率共振峰的相對(duì)能量較青年組低，且對(duì)于大多數(shù)共振峰，老年組FFR與刺激信號(hào)之間共振峰頻率的差值較青年組大。 結(jié)論 與青年人相比，老年人FFR幅值低、準(zhǔn)確性差，提示老化使腦干神經(jīng)元對(duì)頻率信息的編碼能力減弱、準(zhǔn)確性降低，這可能是造成老年性聾患者言語(yǔ)識(shí)別率降低的機(jī)制之一。

頻率跟隨反應(yīng)； 聽(tīng)性腦干反應(yīng)； 年齡； 言語(yǔ)

聽(tīng)力障礙給老年人的生活帶來(lái)了很大困擾，言語(yǔ)識(shí)別率與純音測(cè)聽(tīng)不成比例地降低、噪聲下言語(yǔ)識(shí)別障礙是其最主要的臨床表現(xiàn)，提示聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的老化不僅有外周聽(tīng)覺(jué)功能退化，同時(shí)伴有中樞聽(tīng)覺(jué)處理功能退化。助聽(tīng)器作為目前主要的聽(tīng)覺(jué)補(bǔ)償康復(fù)手段，對(duì)于很多老年人言語(yǔ)識(shí)別能力的補(bǔ)償并不理想，因此，關(guān)于老年性聾患者言語(yǔ)識(shí)別能力下降的機(jī)制及康復(fù)一直是研究的重點(diǎn)之一，而研究中樞聽(tīng)覺(jué)處理障礙在老年性聾言語(yǔ)識(shí)別障礙中的表現(xiàn)特征及其對(duì)助聽(tīng)效果的影響，對(duì)改進(jìn)助聽(tīng)器聽(tīng)覺(jué)補(bǔ)償算法以及人工耳蝸編碼策略都具有重要的指導(dǎo)意義。

言語(yǔ)誘發(fā)聽(tīng)性腦干反應(yīng)(speech evoked auditory brainstem response，s-ABR)是由復(fù)雜言語(yǔ)聲誘發(fā)的ABR，它由瞬態(tài)反應(yīng)和頻率跟隨反應(yīng)(frequency following response，F(xiàn)FR)兩部分組成。FFR是來(lái)自對(duì)低-中頻周期性聲刺激具有準(zhǔn)確鎖相性反應(yīng)的神經(jīng)元，具有以下特征：①能夠編碼言語(yǔ)的重要特征；②能夠區(qū)分目標(biāo)言語(yǔ)FFR；③言語(yǔ)信號(hào)的FFR能夠被由上而下地調(diào)節(jié)[1]。因此，F(xiàn)FR適合用來(lái)研究言語(yǔ)識(shí)別障礙的機(jī)制，從而揭示聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)特別是中樞聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)老化的機(jī)制。故本研究擬通過(guò)比較聽(tīng)力正常青年人與老年人s-ABR的FFR特點(diǎn)，研究年齡對(duì)聲音鎖相加工的影響，探討老年性聾言語(yǔ)識(shí)別障礙的可能機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象與分組 本研究的受試者為2015年1～12月期間在中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院招募的聽(tīng)力正常青年及老年志愿者，聽(tīng)力正常的入組標(biāo)準(zhǔn)為： 青年組各頻率純音氣導(dǎo)聽(tīng)閾均≤20 dB HL，老年組各頻率聽(tīng)閾低于該年齡段的正常聽(tīng)閾修正值[2]。符合入選標(biāo)準(zhǔn)的青年組為年齡18～25歲的受試者，12例(24耳)，男女各6例(12耳)，平均年齡25.25±2.01歲；老年組為年齡60～70歲的受試者共12例(24耳)，男女各6例(12耳)，平均年齡61.67±2.74歲。兩組受試者既往均無(wú)全身疾病、頭部外傷、眩暈、耳鳴，無(wú)耳科和神經(jīng)系統(tǒng)疾病史及手術(shù)史、耳毒性藥物應(yīng)用史、聽(tīng)力損失家族史、強(qiáng)噪聲接觸史；均為右利手，未受過(guò)專業(yè)音樂(lè)訓(xùn)練；耳鏡檢查和聲導(dǎo)抗檢查未見(jiàn)異常。

本研究通過(guò)北京協(xié)和醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 s-ABR測(cè)試方法 完成采集病史、耳鏡檢查、純音測(cè)聽(tīng)及聲導(dǎo)抗檢查后，兩組受試者分別進(jìn)行s-ABR測(cè)試；使用美國(guó)Intelligent Hearing Systems公司的SmartEP聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位系統(tǒng)在隔聲屏蔽室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)Intelligent Hearing Systems說(shuō)明書(shū)對(duì)受試者進(jìn)行準(zhǔn)備，包括局部脫脂、安裝電極、測(cè)量極間電阻；記錄電極、參考電極和地極分別位于顱頂(Cz)、同側(cè)乳突(M1或M2)和鼻根(Nz)，極間電阻≤5 kΩ，帶通濾波為30～3 000 Hz、分析時(shí)間窗寬為200 ms，平均疊加次數(shù)為4 096次；受試者舒適放松地坐在檢查椅上，囑受試者觀看無(wú)聲電影，以便保持覺(jué)醒狀態(tài)。s-ABR刺激信號(hào)：時(shí)程為170 ms的言語(yǔ)聲信號(hào)/da/，其波形和頻譜見(jiàn)圖1和圖2；該聲信號(hào)在0～1 000 Hz頻率范圍內(nèi)共有9個(gè)共振峰，各共振峰頻率依次為：105.9、205.9、305.9、405.9、505.9、605.9、705.9、805.9、905.5 Hz。聲學(xué)換能器為ER3A插入式耳機(jī)；刺激信號(hào)極性為疏密交替波、刺激速率為3.9次/秒、強(qiáng)度為85 dB SPL。左、右耳分別給聲，記錄言語(yǔ)聲信號(hào)/da/誘發(fā)的s-ABR，對(duì)記錄到的反應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換，在變換后的頻譜圖中辨認(rèn)共振峰，若聲信號(hào)/da/共振峰頻率附近有可辨認(rèn)的正峰，則視為存在共振峰。

圖1 刺激信號(hào)/da/的波形圖

圖2 刺激信號(hào)/da/的頻譜圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0軟件，使用卡方檢驗(yàn)比較兩組受試者各共振峰引出率；使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組受試者FFR與刺激信號(hào)之間各共振峰頻率的差值。

2 結(jié)果

2.1 兩組受試者純音測(cè)聽(tīng)結(jié)果 兩組受試者的純音測(cè)聽(tīng)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 青年組與老年組受試者各頻率氣導(dǎo)純音聽(tīng)閾(dB HL)

2.2 兩組s-ABR波形圖及頻譜圖比較 將青年組與老年組所有受試者的波形分別進(jìn)行平均疊加，兩組的總波形見(jiàn)圖3，分別對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換后的頻譜圖見(jiàn)圖4。可見(jiàn)，兩組受試者s-ABR波形均由兩部分組成，即約40 ms前的瞬態(tài)反應(yīng)和約40 ms后的FFR；FFR的特征為一組波峰和波谷交替，其周期和波形與刺激信號(hào)相近。老年組瞬態(tài)反應(yīng)部分各波潛伏期較青年組延長(zhǎng)，F(xiàn)FR各波潛伏期與青年組一致，老年組FFR各波幅值較青年組低。傅里葉變換后的頻譜圖顯示，兩組的頻譜圖均可見(jiàn)多個(gè)共振峰，且其頻率與刺激信號(hào)的頻譜相近；兩組受試者在500 Hz及以下頻率范圍內(nèi)共振峰明顯，在更高頻率范圍的共振峰不易辨認(rèn)；老年組FFR各頻率共振峰的相對(duì)能量亦較青年組低。

圖3 青年組與老年組s-ABR的波形比較 (青年組為黑色，老年組為藍(lán)色)

圖4 青年組與老年組FFR反應(yīng)的頻譜比較 (青年組為黑色，老年組為藍(lán)色)

2.3 青年組與老年組FFR各共振峰引出率比較 青年組與老年組FFR各共振峰引出率見(jiàn)表2，可見(jiàn)兩組F1～F4及F7五個(gè)共振峰引出率相同；而其它共振峰，青年組引出率高于老年組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；兩組各共振峰引出率變化趨勢(shì)基本相同，500 Hz以上頻率范圍內(nèi)引出率明顯降低。

2.4 青年組與老年組FFR各共振峰頻率相對(duì)幅值的比較 兩組共振峰的相對(duì)幅值見(jiàn)表3，可見(jiàn)，青年組FFR各共振峰的相對(duì)幅值均大于老年組，第四共振峰差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 青年組與老年組FFR各共振峰引出率比較(%)

表3 青年組及老年組FFR各共振峰相對(duì)幅值的比較

2.5 青年組與老年組FFR各共振峰頻率準(zhǔn)確性的比較 兩組受試者FFR各共振峰頻率與刺激信號(hào)/da/各共振峰頻率差值的絕對(duì)值(以下簡(jiǎn)稱“差值”)見(jiàn)表4，除第一共振峰外，青年組的差值均小于或等于老年組，第六共振峰的差值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表4 青年組及老年組FFR各共振峰頻率與測(cè)試聲信號(hào)/da/各共振峰頻率差值比較

3 討論

在腦干中，神經(jīng)元對(duì)于聲音的反應(yīng)可以分為兩類，即瞬態(tài)反應(yīng)和穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。短時(shí)程聲信號(hào)誘發(fā)的反應(yīng)為瞬態(tài)反應(yīng)，有周期性特征的聲信號(hào)誘發(fā)的反應(yīng)為穩(wěn)態(tài)鎖相性反應(yīng)。傳統(tǒng)的短聲、短純音ABR就是典型的瞬態(tài)反應(yīng)，其作為客觀、無(wú)創(chuàng)的電生理檢查，一直廣泛應(yīng)用于聽(tīng)力學(xué)研究，在診斷蝸后疾病[3]、評(píng)估聽(tīng)閾等方面已取得良好效果并為人熟知。近些年來(lái)，復(fù)雜聲信號(hào)(例如言語(yǔ)聲)誘發(fā)的ABR逐漸成為研究熱點(diǎn)。言語(yǔ)聲信號(hào)包含更多的頻率信息，也更接近自然、人類日常生活中的聲音，由其誘發(fā)的ABR包含了更豐富的信息。目前誘發(fā)ABR最常用的復(fù)雜聲信號(hào)為輔音-元音合成的單音節(jié)結(jié)構(gòu)(如：/da/)，其誘發(fā)的反應(yīng)既包含起始和結(jié)束階段的瞬態(tài)反應(yīng)，也包含對(duì)元音部分的穩(wěn)態(tài)鎖相性反應(yīng)[4]，這種反應(yīng)亦被稱為頻率跟隨反應(yīng)(FFR)。一般認(rèn)為FFR是由那些對(duì)于低-中頻周期性聲學(xué)刺激具有準(zhǔn)確鎖相性反應(yīng)的神經(jīng)元發(fā)出的誘發(fā)電位組成[5,6]，它反映了腦干背側(cè)神經(jīng)成分的鎖相性活動(dòng)，其來(lái)源包括下丘、外側(cè)丘系、耳蝸核[7]；另有學(xué)者認(rèn)為其來(lái)源于還包括內(nèi)側(cè)膝狀體核團(tuán)[8,9]；大量研究表明，F(xiàn)FR有望成為研究言語(yǔ)識(shí)別機(jī)制的有力工具[10]。

本研究結(jié)果顯示，無(wú)論青年組還是老年組，F(xiàn)FR均由/da/中相應(yīng)的周期性事件引出，F(xiàn)FR如實(shí)地反映了元音/a/的準(zhǔn)周期特性，周期、共振峰等信息一致，兩組波形高度相似，且隨頻率升高，共振峰降低，引出率降低。FFR反映了腦干神經(jīng)元對(duì)元音編碼具有鎖相特性，即保留其聲學(xué)特征[11～14]。目前,公認(rèn)人類頭皮電極記錄到的FFR 的頻率上限1 000 Hz[15,16]。

本研究發(fā)現(xiàn)，老年組FFR的反應(yīng)幅度較青年組低，頻譜分析亦顯示老年組FFR共振峰的相對(duì)幅值也較青年組低，提示老年人腦干神經(jīng)元對(duì)于聲信號(hào)中頻率成分的編碼能力較青年人減弱；老年組FFR反應(yīng)共振峰頻率與刺激信號(hào)共振峰頻率的差值在多個(gè)頻率大于青年組，提示老年人腦干神經(jīng)元對(duì)于頻率信息編碼的準(zhǔn)確性方面亦較青年人差，這可能是造成老年性聾患者言語(yǔ)識(shí)別率降低的原因之一。兩組受試者s-ABR的波形比較還顯示，對(duì)于反應(yīng)起始階段的瞬態(tài)反應(yīng)，老年組潛伏期較青年組長(zhǎng)，但FFR各共振峰潛伏期與青年組一致。

本研究力求選擇外周聽(tīng)力正常的老年人，將其與青年人進(jìn)行FFR比較，原因有以下幾點(diǎn)：第一，排除周?chē)月?tīng)力損失, 單獨(dú)研究年齡和老化對(duì)FFR的影響，從而評(píng)估中樞聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的老年性改變；第二，老年性聾患者往往同時(shí)存在周?chē)椭袠新?tīng)覺(jué)系統(tǒng)兩方面的改變[17]，目前已經(jīng)有明確的證據(jù)表明周?chē)?tīng)覺(jué)系統(tǒng)的改變對(duì)于ABR有明確的影響；因此，若直接研究老年性聾患者，可能很難說(shuō)明FFR的改變?cè)蚴嵌伒睦夏晷愿淖冞€是年齡導(dǎo)致的中樞聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)退化。但由于人耳會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)發(fā)生退行性改變，想選取與青年人聽(tīng)閾水平完全一致(特別是高頻)的老年人幾乎不太可能，雖然本組老年組的平均聽(tīng)力水平仍較青年組略差，但并不影響對(duì)結(jié)果的解讀。此外，本組老年人很可能是老年性聾最早期的表現(xiàn)，不能完全代表老年性聾的人群，因此，今后還應(yīng)在有明顯聽(tīng)閾改變的老年性聾患者中進(jìn)行FFR的研究，以期明確老年性聾患者中樞聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)改變的機(jī)理；本研究的數(shù)據(jù)，能夠?yàn)榻窈罄夏晷悦@患者的研究提供相對(duì)正常聽(tīng)力老年人的資料作為比較。

綜上所述，本研究的結(jié)果提示無(wú)明顯聽(tīng)閾改變的老年人已經(jīng)在s-ABR檢測(cè)中有FFR幅值降低、準(zhǔn)確性變差的改變，提示老化能使腦干神經(jīng)元對(duì)頻率信息的編碼能力減弱、準(zhǔn)確性降低，這可能是造成老年性聾患者言語(yǔ)識(shí)別率降低的機(jī)制之一。

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(2016-02-14收稿)

(本文編輯 李翠娥)

The Effects of Aging on Frequency Following Response in Speech Evoked Auditory Brainstem Response

Hao Wenyang, Shang Yingying, Ni Daofeng, Jiang Hong, Xu Chunxiao, Gao Zhiqiang, Wang Suju, Li Fengrong, Zhao Cuixia

(Department of Otorhinolaryngology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing， 100730, China)

Objective This study was to record the speech evoked auditory brainstem response (s-ABR) of normal hearing young and aged people, then compared the frequency following responses (FFR) of s-ABR between the two groups, in order to explore the contribution of FFR on revealing possible aging mechanisms of central auditory system.Methods Twelve normal hearing young adults and aged people respectively (24 ears) were enrolled and s-ABRs (syllable/da/) were recorded using a SmartEP auditory evoked potential system. Results The comparison of waveforms between the two groups showed that the wave latencies of transient responses in the aged group was longer than that of young group, while the wave latencies of the sustained response, FFR, were of no significant differences. The amplitudes of FFR waves in the aged group were lower than those of in the young group. The FFR spectrum analysis showed that the relative energy of each formant for the aged group was lower than that of in the young group and for some formants. Moreover, for the aged group, formant frequency differences between FFR and stimulus signal were greater than the young group. Conclusion Compared with young people, the FFR of aged people showed lower amplitudes and less accuracy, meaning that aging can lead to the weakness of the brainstem neurons' spectral encoding ability. It may be one of the mechanisms causing the reduction of speech recognition in presbycusis patients.

Frequency following response; Auditory brainstem response; Age; Speech

* 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(81300830)、國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委保健科研課題(W2013BJ16)聯(lián)合資助

郝文洋，女，北京人，技師，學(xué)士，主要研究方向?yàn)榕R床聽(tīng)力學(xué)。

商瑩瑩( Email:yyingshang@aliyun.com)

10.3969/j.issn.1006-7299.2016.06.003

時(shí)間：2016-11-1 9:31

R764.04

A

1006-7299(2016)06-0534-05

1 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院耳鼻咽喉科(北京 100730)

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