0～12岁婴幼儿童听觉皮层诱发电位应用研究进展

裘若琪 徐飞

1 引言

听觉皮层诱发电位（cortical auditory evoked potential，CAEP），是中枢和外周听觉系统经听觉刺激和电刺激产生的电位，也称长潜伏期听觉诱发电位（auditory long latency response，ALR），潜伏期在50～500 ms。CAEP不是一个单一现象，而是一系列时间重叠的波或成分，代表来自各种皮质源的活动，具有反映皮质的感觉、判断、思考、记忆等功能的作用［1］。随着电反应测听技术的不断发展，人们对CAEP波形等成分的研究不断深入，CAEP 在电反应测听术中具有一定优势，可评估人工听觉植入体等听觉康复手段的效果，反映听觉传导通路的完整性和功能，评估听阈和言语感知能力，同时也可用于评估听觉发育水平等。由于听障儿童的听觉早期干预尤为重要，但婴幼儿的配合困难导致主观听力测试的结果可靠性较低。CAEP 测试可为听障儿童的康复提供较好的帮助，本文对CAEP在0～12岁婴幼儿童的研究进行综述。

2 0～12岁婴幼儿童CAEP的特点和参数设置

2.1 特点

CAEP分为内源性成分和外源性成分，内源性成分主要为失匹配负波（mismatched negativity，MMN）和P300等，外源性成分主要为P1-N1-P2。新生儿、婴儿的MMN与成人相比有一定差异，表现为正向波，称为失匹配反应（mismatch response，MMR）。5～12 岁儿童和成人MMN结果没有统计学差异，潜伏期在150～300 ms，振幅在0.5～5 μV；但新生儿的MMN与成年人相比，振幅降低，潜伏期延长，且早产儿MMN 潜伏期比正常新生儿更长［2，3］。P300的两种测量结果也与年龄相关，与成人相比，学龄儿童的P300潜伏期延迟，振幅降低；但婴儿中尚未发现类似成人经典且清晰的P300波形，而类似成人P300成分的波峰潜伏期也表现为延迟［4］。正常成年人P1-N1-P2主要由3部分组成，P1（潜伏期约为50 ms）和P2（潜伏期约180～200 ms）均为正波，N1（潜伏期约80～100 ms）为负波。0～7 岁儿童的P1-N1-P2 波（P1-N1-P2-N2 波）由较大的正波P1构成，其潜伏期比成人N1波有约100～150 ms的延迟［5］。然后是负波N2，可以在200～250 ms可视化［6］。P1波后还有一个较宽的负波N1b（潜伏期约为200 ms），部分儿童在N1b 波前还会出现一个N1a 波［1］。N1a 波出现的频率与年龄呈正相关且与N1b的潜伏期与年龄呈负相关，但两者振幅均与年龄无关［7］。随着年龄的增长以及大脑各区域的成熟，P1-N1-P2 波的潜伏期和振幅也会发生变化。在婴幼儿期，N1波与P1波重合，N1会随年龄增长出现并独立分化，潜伏期相对较长，而P1波表现出明显的潜伏期缩短、振幅减小的趋势，发育至18 或19 岁达到成人水平。在婴幼儿期，P2 与P1 融合，P2 的潜伏期与年龄呈正相关，至2岁时接近成人水平，但振幅与年龄呈负相关［7］。N2的潜伏期和振幅在10岁左右相对稳定，后续随年龄增长振幅减小，成年后消失［8］。

2.2 参数影响

由于CAEP的结果会受到刺激强度和频率、刺激间隔时间、信噪比、电极位点、大脑半球、受试者状态、听觉经验等因素影响，因此，对于不同受试群体设置特异性测试参数显得尤为重要。表1 可见0～12 岁婴幼儿童的推荐测试标准［1，5，9，10］。该推荐标准的刺激速率可以避免神经不应期对CAEP振幅的影响，刺激信号极性可以减少伪迹干扰，同时言语作为刺激信号可以更有效地评估助听器效果［5］。

表1 0～12婴幼儿童CAEP测试的推荐测试标准

3 CAEP在0～12岁婴幼儿童群体的临床应用

3.1 诊断和监测0～12岁婴幼儿童听觉发育程度

CAEP反映了初级和次级听觉皮层的神经电活动，并能提供有关听觉处理中涉及生物过程的其他信息。由于不同年龄段儿童的CAEP 各成分潜伏期和振幅具有一定特性，因此它们可以在临床上用于评估是否有听力损失儿童的听觉成熟度、听觉能力和言语可听性。Romero等［9］将0～6 岁儿童分成不同年龄段，研究CAEP 外源性成分潜伏期和振幅的变化，并建立了参考值。他们发现P1 潜伏期在0～6 岁保持稳定，6 岁开始显著减小；而P1振幅在5岁后下降，说明CAEP的振幅随听觉成熟的发生而降低。P2 振幅随年龄的增加，波幅减小，表明参与P2产生的皮层区域也发生了成熟过程。澳大利亚政府机构国家声学实验室（national acoustic laboratory，NAL）开发了一种CAEP响应捕获装置，称为HEARlab System，该装置可以在捕获CAEP的同时减少噪声和伪迹，检测并对应答进行自动统计分析，无需根据检查者的主观判断和经验解读应答。Brito等［11］使用骨振动器作为声换能器测量新生儿的CAEP，并绘制出60 dB nHL强度和阈值下各频率CAEP 潜伏期和振幅曲线，该研究证实了HEARlab System的有效性。

3.2 评估0～12岁婴幼儿童的康复效果

3.2.1 人工耳蜗植入术后效果评估 语言发育行为评估是评价人工耳蜗植入（CI）效果的重要指标，但它不适用于婴幼儿。3.5岁以下CI儿童，P1潜伏期在CI激活后3至6个月之间达到正常值，而在7岁后接受CI的儿童即使经过多年刺激后，P1 潜伏期或波形也不能恢复正常［12］。因此，CAEP可作为客观的测量方法检测0～12岁婴幼儿童的言语辨别能力，有效评估CI后效果。CI时间越长P1潜伏期越短［13］。一侧CI后的该侧听力可能正向影响第二个植入耳的P1潜伏期。说明听觉经验的增加可能会影响中枢听觉通路的成熟，对于连续双侧CI的个体（第1次一侧CI平均年龄为3.4±0.7岁），第2次术前中枢听觉通路的成熟程度可能会影响第2 次植入结果。MMN 也可用于康复过程中的听觉皮层监测，其结果对语言评价的行为度量具有显著预测作用。Ibraheem 等［14］报道了5～10岁儿童中CI后表现良好的个体均存在MMN，表现较差的个体中有87.5%存在MMN，表现良好者的潜伏期较短，振幅较大，MMN面积较大。刘一迪等［15］发现P1潜伏期与听觉任务难度和术前残余听力呈正相关，与CI时间和植入前配戴助听器史呈负相关；MMN潜伏期与听觉任务难度呈正相关，与CI时间呈负相关。此外，不同频率信息的刺激信号在听觉皮层会呈现出特定的编码模式，从而触发不同的CAEP 反应。CAEP 的潜伏期和振幅能够客观反映听觉皮层对不同频域信息的处理能力，将为改进CI编码策略提供理论依据［10］。

3.2.2 助听器及双模式助听效果评估 由于缺乏有效的行为信息，听力学家可能倾向于保守地为听障新生儿和幼儿选择助听器。CAEP 是一种较好地评估助听器配戴效果的工具。可用于检测无论是否使用助听器都不能提供有效行为反应的婴儿对语言刺激的反应［16］。郭倩倩等［17］发现如果不能在55 dB SPL 刺激强度下引出CAEP所有波形，则说明助听器验配效果不理想，需要重新调试。Leite等［12］通过比较7～12岁感音神经性听损儿童助听前后的CAEP结果发现，使用助听器后可以改善CAEP的振幅和波形分化。一侧耳使用助听器，另一侧CI，即双助听模式也是目前重要的听觉康复手段，但该模式同样存在难以评估言语发育水平的问题。在1～5.75 岁接受双模式助听干预的个体中，接受双模式助听与接受单侧CI相比，P1和MMN的潜伏期均显著缩短，振幅表现出增大趋势，说明双侧耳接收的信号模式虽然不同，但不会互相干扰，双模式助听具有双耳聆听优势［18］。

3.2.3 康复领域的其他应用 大脑产生的脑电信号可以控制人体运动功能，目前已经实现通过转换提取到的CAEP内源性成分的特征值控制外部康复设备，如康复机械臂、轮椅等，适用于脑卒中、脑瘫、脊髓损伤等患者［19］。此外，CAEP 也被应用于诊断和评估精神类疾病，如孤独症、抑郁症等精神障碍类疾病，脑梗死、卒中后认知障碍、胼胝体膝部梗塞等注意力相关精神疾病。

3.3 客观听力阈值的预估

CAEP 阈值已被证明与行为阈值密切相关。CAEP的生长函数有望替代单一水平检测进行客观听阈估计。由于儿童CAEP形态多变，光谱特征可能比传统的峰值选取方法更稳健，因此，Mao等［20］使用时间和光谱CAEP特征生成特征生长函数。他们将峰值振幅、均方根、峰值光谱功率和峰值锁相值（phase lockking value，PLV）这4 个特征与刺激水平联系起来的函数用来计算客观的听力阈值估计值，通过计算客观估计和行为决定阈值间的差异评估每个特征的性能，结果发现峰值PLV特征表现最好，平均阈值误差为2.7 dB，与受试者行为阈值的标准偏差为5.9 dB。很好地检验CAEP 生长函数预估听阈方法的准确性和临床相关性。

4 典型疾病中CAEP的应用

4.1 听神经病的检测及评估

听觉神经病变谱系障碍（auditory neuropathy spectrum disorders，ANSD）是一种听力障碍，其特征在于外毛细胞功能正常，而听觉神经系统异常。ANSD 患儿可能有学习障碍、中枢性听力障碍、行为障碍，如果诊断不正确将造成不可逆的后果［21］。ANSD患儿通常表现出比根据听力损失程度预期的更差的言语感知能力，由于CAEP可以反映听觉皮层水平上的听觉辨别能力，能更好地理解和表征ANSD 患儿的言语感知困难［22］。Emami等［23］发现参与其测试的6～10 岁ANSD 患儿中有35.7%表现出正常的P1反应，而剩下的64.3%均表现为P1潜伏期延迟。由于P1潜伏期反映了整个外周和中枢听觉通路中突触延迟的总和，因此可根据中枢听觉系统的生长不足和不成熟程度，以及在听觉功能的执行中表现出的病变程度判断儿童是否患有ANSD的可能。该研究也说明人工耳蜗相比助听器更适合ANSD患儿康复。Saki等［24］发现P1存在于参与测试的无ANSD听障儿童中，而在CI手术前，只有52%的ANSD 儿童记录到P1。在所有参与测试的ANSD 儿童中，P1 潜伏期显著降低，P1 振幅在不同时间点显著改善。非ANSD组P1潜伏期和振幅分别明显短于ANSD 组。此外，52%的ANSD 儿童在CI 2年后表现出比其余ANSD 儿童稍短的P1 潜伏期和更大的振幅。说明CAEP可用作CI后ANSD儿童听觉皮层成熟的客观指标和言语感知表现的预测因子。

4.2 诊断中枢听觉处理障碍儿童

中枢听觉处理障碍（central auditory processing disorder，CAPD）儿童的听力虽然正常，但在处理听觉信息方面有困难。CAPD可通过行为测试进行临床评估，但由于测试结果可能受到注意力、动机和认知能力等非听觉因素的影响。故CAPD 的诊断标准并没有被普遍接受。但电生理测量方法可以在一定程度上减少认知能力对测试结果的影响，其中CAEP能使人们更好地了解声学信息刺激下中枢听觉系统的运作。CAPD儿童的N2潜伏期延长和振幅降低，这可能是因为CAPD 儿童的皮层发育不成熟，也可能是抑制处理缺陷的表现［25］。CAPD 儿童CAEP有更长的潜伏期和更小的振幅［26］，特别是N1和N2波，可能有助于更好地识别CAPD儿童。

5 展望

CAEP已经越来越多地被用于儿童的听力研究，利用其不同成分的潜伏期和振幅特点，可监测儿童的听觉发育程度，有利于重建听障儿童的听觉能力。此外CAEP还可用于评估人工耳蜗植入、双模式助听及助听器干预后效果，诊断和评估精神类疾病，预估客观听阈，检测和评估听觉障碍等。在客观测听中，CAEP（比皮层下电位更可能与刺激的感知相对应）与行为阈值的相关性似乎与ABR 和听觉稳态反应（ASSR）相似或更好［16］。在特定人群中，如听觉神经病变患儿，由于短期电位需要神经同步，使用CAEP测得电生理阈值便成为唯一可靠的电生理学程序［27］。虽然CAEP测试仍缺乏不同年龄段儿童的参考值，在婴幼儿身上较难记录，且在实际操作中的解读需依靠检查者的主观判断和经验，但随着未来电生理技术的深入发展，CAEP 测试会不断被优化，并被广泛地应用于临床研究。