听神经病患者的声源定位能力改变

张娟 李晓婷 朱家砚 郝青青 吴薇 唐艳天 周沫 郝鹏鹏 付欣 刘佳星 李欢 王兴何晓霖 樊知桐 王春燕 王宁宇

1首都医科大学附属北京朝阳医院耳鼻咽喉头颈外科(北京100020）

2湖北中医药大学信息工程学院（湖北430065）

3北京中医药大学东直门医院耳鼻咽喉科（北京100007）

中枢听觉神经系统正常与否的标志之一就是神经活动的高度同步性，包括对声音频率、响度、相位做出同步性神经反应。这种神经同步性反应是正常听觉系统用于完成空间听觉需求的生理基础，比如，在安静和噪杂环境中编码言语信号，在三维空间计算定位声源。如果患者神经同步性受损，理论上其声源定位能力也会下降。虽然目前对听神经病空间听觉能力的情况知之甚少[1,2]，但听神经病的主要发病机制是听觉神经不同步性已是业界共识[3-4]，本文通过对4例听神经病患者进行详细的听觉功能检测，初步探讨其空间听觉状况，并就检测结果进行分析。

1 材料和方法

1.1 研究对象

选取在首都医科大学附属北京朝阳医院耳鼻咽喉头颈门诊确诊的听神经病患者4名，均为男性，年龄从12岁～20岁，平均16±3.5岁。所有患者均进行了纯音听阈、声导抗、畸变耳声发射、耳蜗微音电位（cochlear microphonic potentia1,CM）、言语识别率、听觉脑干诱发电位（auditory brainstem re⁃sponse,ABR）、头颅CT和内耳MRI等检查,按照听神经病的诊断标准确诊为听神经病[5]。患者的具体信息见表1。

此外，根据年龄匹配50名正常听力受试者。所有受试者均无颈椎病，可自由转头，电耳镜检查外耳道及鼓膜未见异常。正常听力组无耳疾，行为测听示其500、1000、2000、4000Hz的平均听阈均小于25 dB HL，双侧鼓室导抗图均为A型。安静环境下的言语识别率均为100%。

1.2 研究方法

本文的研究方法主要介绍水平方位声源定位的测试方法，常规听力学测试方法在此简略。水平方位声源定位测试包括角度偏差测试和角度辨别阈测试。角度偏差测试考察受试者所认为的角度值与真实角度值的偏差情况，用均方根差（root mean square,RMS error）表示，RMS error越小，声源定位能力越好。角度辨别阈测试考察受试者对标准声源方位所能辨别的最小角度值，考察声源定位的精确度，用角度辨别阈值(minimum audible angle,MAA)表示，MAA越小，声源定位能力越好。

1.3 声源定位角度偏差测试

1.3.1 测试环境及仪器

测试在标准测听室内进行，室内的本底噪声小于30dB（A）。水平方位放置7个扬声器，以15°为间隔，依次排列在以受试者为圆心、半径1.2m的半圆形轨道上，设置左侧为“−”，右侧为“+”。从左至右，1-7号扬声器分别对应−45°、−30°、−15°、0°、+15°、+30°和+45°。0°为受试者面对的正前方位置。将笔记本电脑连接至美国GSI 61型听力计及配套扬声器，按照国标GB/T7431.2-1988校准声场。受试者以舒适方式端坐于椅子上，扬声器给声强度为85dB SPL，保证受试者聆听时双耳高度与扬声器的中心一致。测试前给予指导和练习，至受试者完全理解和熟悉后开始正式测试。

表1 听神经病患者基本信息Table 1 Subject Information

1.3.2 测试方法

正式测试开始前，每个扬声器依次播放两次测试声，不提示或改正受试者所作反应，但要让受试者熟悉14个测试声。当测试声播放时，要求受试者面向正前方，待测试声结束后方可转头，指出或者说出其认为发声的扬声器。12种不同频率的日常测试音[6，7]，如吉他声、钟声、犬吠声、蜂鸣器、笑声、伐木声等分别从7个扬声器随机给出，每个扬声器播放12次，共84个声音。每次播放时间为3s，间隔时间为5s。让受试者判断发出声音的扬声器,由计算机处理后计算均方根差值即RMS error数值。每次测试结束后不给予受试者是否判断正确的反馈。为保证测试结果的准确性，避免听觉疲劳，测试分为多次完成。

1.4 声源定位角度辨别阈测试

1.4.1 测试环境及仪器

测试在标准测听室内进行，室内的本底噪声小于30dB（A）。测试仪器为课题组自主研发的声源定位测试仪（国家专利号200520017252.1）[8]。水平方位放置2个频谱特性一致的扬声器，扬声器之间距离可灵活调节。扬声器固定在水平测试轨道上（左右分别记为1和2），半径1.2米。测试声为1000Hz的啭音，声强为85dB SPL，每次测试声音持续时间为2s。按照国标GB/T7431.2-1988校准声场。受试者以舒适方式端坐于椅子上，保证受试者聆听时双耳高度与扬声器的中心一致。测试前给予指导和练习，至受试者完全理解和熟悉后开始正式测试。

1.4.2 测试方法

测试受试者水平正前方0度的角度辨别阈值。初始角度设置为45度，如受试者判断正确，逐步缩小两个扬声器的角度，直至受试者不能正确区分声音来自哪一个扬声器。缩小两扬声器角度的方法见以前发表的文章[9-12]。判断扬声器正确率为70%时每一个扬声器与0度的角度值被认为是受试者对0度方位所能辨别的最小角度值，即MAA值。

1.5 统计学处理

声源定位角度偏差值和角度辨别阈值均采用均数±标准差表示，应用SPSS 19.0软件进行统计分析。采用wilcoxon秩和检验比较听神经病患者和正常听力受试者角度偏差值、角度辨别阈值的差别。以α=0.05为标准，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 听神经病患者的基本信息

听神经病患者的基本信息见表1，纯音听阈结果见图1～4。

图1 听神经病患者N1纯音听力图Fig.1 AN Subject N1Audiogram

图2 听神经病患者N2纯音听力图Fig.2 AN Subject N2Audiogram

图3 听神经病患者N3纯音听力图Fig.3 AN Subject N3Audiogram

图4 听神经病患者N1纯音听力图Fig.4 AN Subject N1Audiogram

2.2 听神经病患者的角度偏差结果

4例听神经病患者角度偏差数值从27.7°～42.6°，平均为33.05°±6.61°，见图5。

图5 听神经病患者与正常听力受试者声源定位结果Fig.5 Localization forAN and Normal Hearing Subjects

2.3 正常听力受试者角度偏差结果

50例正常听力受试者角度偏差数值为0.07°±0.3°，见图5。即正常听力受试者可准确判断水平方位间隔15°的两个声源的位置。

2.4 听神经病患者的角度辨别阈结果

4例听神经病患者的角度辨别阈值从20°到大于90°,平均为38.75°±34.25°。前2例受试者角度辨别阈值为20°，即可分辨正前方0度两侧20°的声音位置。第3例受试者角度辨别阈值大于90°，即不能分辨左右侧（为便于绘图和计算，第3例受试者的MAA值以90°表示），第4例受试者角度辨别阈值为25°，见图6。

2.5 正常听力受试者角度辨别阈结果

50例正常听力受试者角度辨别阈值为2.6°±0.5°，即正常听力受试者可分辨正前方0度两侧2.6°的声音位置，见图6。

图6 听神经病患者与正常听力受试者声源定位结果Fig.6 Localization forAN and Normal Hearing Subjects

2.6 听神经病患者与正常听力受试者声源定位能力的比较

采用wilcoxon秩和检验比较听神经病患者和正常听力受试者角度偏差值的差别，W=16,P=0.02843<0.05，说明差异有统计学意义。采用wil⁃coxon秩和检验比较听神经病患者和正常听力受试者角度辨别阈值的差别，W=16,P=0.02652<0.05，说明差异有统计学意义。听神经病患者水平方位声源定位能力明显差于正常听力受试者，且差异有统计学意义。

3 讨论

在过去20年里，有关听神经病的研究有了很大发展[13-17]，但距离全面透彻地了解听神经病仍有很长的路要走。比如，我们无法准确识别听神经病患者的病变部位[18]；无法量化疾病的程度[19，20]；无法准确预知听神经病患者CI植入后的言语感知能力[21，22]等等。我们对听神经病的研究还远远不够，解开听神经病之谜的必由之路是不断探索，全面深入了解听神经病临床表现和特征是探索听神经病的基础。本文所涉及的听神经病患者声源定位研究就是一种尝试。

听神经病是涉及内毛细胞、内毛细胞与听神经的突触、听神经等一个或几个环节的病变。有学者提出听神经病的生理机制包括听神经放电同步性变差以及听神经冲动发放减少[23]，影响听神经的锁相性和对多根神经纤维信息的整合，从而影响频率分辨和时域处理，导致患者不能有效利用言语信号包络，引起言语识别率下降[19,20,24]。如果患者神经同步性受损，理论上其声源定位能力也会下降，因为双侧中枢神经编码同步性是保证声源定位功能正常的基础。

关于听神经病患者的声源定位研究较少。Zeng等[1]对3例中度听力损失的听神经病患者通过佩戴耳机改变耳间时间差（interaural time differ⁃ence,ITD）和耳间强度差（interaural level difference,ILD）的方式，让患者判断虚拟的声音来自0°、±30°、±60°还是±90°？结果显示：3例受试者利用ILD判断纯音偏侧性的能力与年龄匹配的3例听力正常受试者无明显差异。但他们不能借助ITD信息判断声源的侧别。这项研究说明听神经病患者可能由于双耳时域处理能力降低影响了其声源定位的准确性。除此以外还没有其他研究报道听神经病对儿童或成人听者声源定位准确性的影响，也没有患者在真实声场中测试的研究结果。

本项研究通过对4例听神经病患者在声场中进行水平方位声源定位能力测试，并与正常听力受试者进行对比，希望了解听神经病患者水平方位声源定位能力的特点。水平方位声源定位测试采用了角度偏差测试和角度辨别阈测试，这是两种不同的测试方法，均可以反映受试者的声源定位能力，但两种方法所涉及的机制尚未研究清楚，且不能由一种结果去推测另一种结果。角度偏差测试采用了12种不同频率的日常声音，可以反映受试者在真实生活中的声源定位能力。角度辨别阈测试采用了1000Hz的啭音，着重研究受试者低频声的声源定位能力。采用低频声的原因是低频声的声源定位机制主要与耳间时间差有关[25,26]。

本研究中这4例听神经病患者属于中重度听力损失，平均听阈在56～66dB HL。水平方位角度偏差数值为27.7°～42.6°，平均为33.05°±6.61°。而年龄匹配的正常听力受试者角度偏差数值接近0°，即正常听力受试者可以准确判断水平方位间隔15°的两个声源的位置，而听神经病患者判断困难。说明听神经病患者水平方位的声源定位能力较正常人明显下降。

此外，这4例听神经病患者的角度辨别阈值从20°到大于 90°，个体差异很大，平均为 38.75°±34.25°。而年龄匹配的正常听力受试者角度辨别阈值为2.6°±0.5°，即正常听力受试者可分辨正前方0度两侧2.6°的声音位置。听神经患者水平方位声源的辨别能力明显差于正常听力受试者，且对低频声的声源辨别能力较正常听力者明显减弱。

水平方位的声源定位能力取决于ITD和ILD[25]。这些功能的完整实现依赖于从耳蜗到中枢神经信号的无缺失传递。低频声（1500Hz以下）波长能够绕过头颅遮挡传至对侧耳形成最大约600us的时间差，而人可以分辨的ITD精度小到10us[25，26]。这种精细的分辨能力依赖于从耳蜗到螺旋神经节细胞对声音信息精确的感知、传递，也依赖于下丘的上橄榄内侧核（medial superior olive，MSO）对这些信息的精确分析。通过动物实验人们发现，内毛细胞带状突触区域的信号传递是保证听觉时间信息传递的重要基础。内耳毛细胞和螺旋神经节细胞之间的谷氨酸突触连接以每秒几百赫兹的速率和亚毫秒级别的精确度向内传导。螺旋神经节细胞仅接受一个毛细胞的刺激传入，声波引起毛细胞产生去极化动作电位，促使带状突触前区域钙离子内流，突触囊泡融合和谷氨酸递质释放。由此将一个有等级区别的突触前信号转化为螺旋神经节细胞有速率级别的编码信号。这种突触传递和螺旋神经节细胞触发动作电位的时间精确性，对于1KHz即其以下频率声音刺激的相差锁定尤为重要[3,4]。此外，MSO接收两条兴奋性和两条抑制性通路，这种传入和传出通路具有极高锁相和时间精确编码机制。第三，特征频率和重合探测机制也保证了MSO神经元精确定位低频声源的能力[26]。

本项研究显示听神经病患者水平方位声源定位能力，尤其对低频声的声源定位能力较正常听力受试者明显下降，而水平方位的声源定位能力与两耳间的时域处理能力密切相关。虽然听力下降本身也会影响患者的声源定位能力，但听神经病患者声源定位能力下降的最主要原因可能与其听神经放电同步性变差有关。听神经病患者内耳毛细胞突触释放障碍、螺旋神经节细胞动作电位激发和传递障碍、从螺旋神经节细胞到中枢神经元的突触传递改变等均可以影响双耳时间信息的处理，从而影响患者的声源定位能力。

本实验中听神经病患者的听力图不尽相同，声源定位结果个体化差异很大，可能与发病部位和发病机制不同有关。因此，进一步研究探讨不同听神经病患者临床听力学特点以及声源定位能力的临床特征应该成为未来研究的方向。