伟众听觉统合训练的近红外脑功能成像研究
发布日期：2024/11/23
1、引言
1.1听觉是由耳朵对声音的感受,听神经的传递,听觉中枢的整合共同完成的。耳朵是声音的感觉器官,声源的振动经过鼓膜、听骨链传到内耳引起毛细胞的兴奋,声能转换为神经电活动,声音信息经听神经及其传入系统传递到听觉中枢,听觉中枢最后完成对声音信息的识别、分析和感知。声音的频率被感知为音调并用每秒周数或赫兹(Hz)来表示,频率越高音调越高。每种声波振动频率都有一种刚好能够引起听觉的最小振动强度,称为听阈( hearing threshold)。听觉区的讯息深入大脑的潜能记忆区中，因此听觉的音变能力，对人类的潜意识影响很大，在心理上也产生很大的作用。
1.2听觉功能主要阶段：1、听觉察知：听觉注意力不集中，很难主动地将注意力集中在某些声音信号上，注意维持的时间短，在有噪声的环境中特别容易分心。2、听觉分辨：难以分辨语音的细微差异，分辨的错误率也较高。3、听觉识别：即便能分辨出不同音的差异，也很难将这些差异整合起来，识别某个或某一序列（如句子）的音。此外，与听觉识别能力密切相关的听觉记忆能力也较差。4、听觉理解：尤其很难理解包含两 个甚至多个维度的双条件、三条件以上的词语和短句。
1.3听觉统合能力失调主要表现：听觉注意力不集中、辨识能力差、容易将相似的音混淆、无法理解别人的话语等。常会掩耳朵或按压耳朵，对尖锐或拉高的声音一点也不讨厌，甚至喜欢。有时对很小的声音感兴趣，在教室里对外界的声音很敏感。常会听到某种声音而发呆，对某些特定的音乐固执的喜爱。特别害怕听某些声音，对巨响反应较差，甚至无反应。喜欢无端尖叫或自言自语，对别人的话听而不闻，丢三拉四，经常忘记作业等。音乐节奏把握不准，动作规律、无节奏，没耐心，常打断别人的说话，独自表白等。
1.4听觉统合训练后改善的症状有：1. 对听觉刺激注意增强；2. 对言语理解能力增强；3. 说话的平均长度增加；4. 说话声音变大；5. 模仿言语减少；6. 交流兴趣增加；7.目光接触增加；8. 适当社会行为的增加，接受变化的能力增加；9.对他人存在的感知或对他人的容忍增加；10. 与他人相互作用的愿望增加；11. 倦怠减轻，坐着看别人减少；12. 刻板行为、自我刺激行为减少；13. 冲动不安减少；14. 发脾气减少；15. 攻击行为减少；16. 对日常信息记忆增强；17. 计算能力增强；18. 不专心减轻；19. 反应时间缩短；20. 触觉防御减轻；21. 独立生活能力增强；22. 对声音的超敏现象减轻。
英国瑞峰RT-3000数码听觉统合训练仪 (立式)
基于以上认知，本研究拟探讨听觉统合训练时，大脑功能分区如听处理区域等的血氧变化，基于功能近红外光谱技术fNIRS的研究来确定听觉统合训练的治疗效果。
作为新兴的脑功能成像模态,功能近红外光谱技术（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)具备佩戴方便，抗运动、电磁干扰能力强等优势,近年来吸引了国内外研究者的广泛关注。近红外光谱是一种光学方法和非侵入性方法，用于精确检测人类运动过程中大脑血氧的变化。它依靠特定的激光波长（通常在700到1700纳米之间）通过测量大脑血管中氧合血红蛋白（HbO）浓度的变化来监测大脑中的神经活动。基于光学的fNIRS采集的是神经血管耦合效应引起的血红蛋白浓度变化，是一类间接的脑功能成像方法。血红蛋白浓度是一种慢变信号,有效频率通常在0.2Hz以下。
2.方法
实验随机选取5名正常右利手被试，年龄20-40岁，无心脑血管和言语、运动功能障碍。采用经典刺激范式。实验开始之前,要求被试休息5min,保持平静状态。每一个实验段由20s的任务时间与20s的休息时间组成，任务开始时，被试闭目静坐，给予听觉统合训练。休息开始时，被试被要求思维放空，保持平静。
利用fNIRS采集听觉统合训练时和休息状态时的大脑brodmann区响应数据，经过NirSpark软件包数据预处理后，使用广义线性模型（GLM）分析进行对比。
3.结果
3.1下图是其中一例听觉统合训练时和休息时的近红外脑功能3D成像图，显示出了以不同颜色呈现的两个相的皮层激活的解剖视图。通道的beta值越高，通道越红；beta值越低，通道越蓝。
右脑听统训练时和休息对比
左脑听统训练时和休息对比
3.2下图是与基线比较，显示显著激活脑区（P<0.2）的2D图。
3.3下图是与基线比较，显示显著激活脑区（P <0.2）的左右脑区3D图。
4、讨论
HbO信号变化是fNIRS的一个常见参数，与脑神经活动的变化密切相关。它通过检测大脑皮层的氧动力学变化，间接测量大脑神经活动的变化。神经活动的增加可以调节血流，从而增加HbO，这被称为神经-血管耦合。最近，fNRI中常用的广义线性模型被应用于近红外光谱分析。β值反映大脑皮层的活动，可用于分析相关问题。
本研究利用成熟的近红外光谱方法，通过测量大脑皮层的诱发激活反应，揭示了听觉统合训练时，颞叶听觉皮质和额叶语言中枢的神经耦合明显增强，而这些脑区的功能与听处理障碍的临床症状高度符合，提示听觉统合训练有明确疗效。（唐伟众 程文明）
