作者：魏 倩 李 强
研究表明，人工耳蜗植入的最佳时间为3.5岁以内，基于3.5岁以下婴幼儿耳聋后听觉及语言中枢变化的情况国内外尚少有报道。本研究采用组块设计的血氧水平依赖功能磁共振成像技术（blood oxygenation level dependent-functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI） 研究先天性感音神经性耳聋婴幼儿人工耳蜗植入前听觉及语言中枢等相关功能脑区的变化，以明确听皮质的功能，为聋儿进行人工耳蜗植入提供更多有价值的信息。
1 材料与方法
1.1 受试对象的选择
极重度感音神经性耳聋婴幼儿19例，其中男10例，女9例，月龄为12～38个月，平均月龄20.7个月，所有聋儿均为双侧先天性极重度感音神经性耳聋，双耳ABR测听结果均在91 dB nHL以上。所有聋儿均无精神疾病史，无中枢神经系统发育异常。
对照组选自因其它非听力异常需进行MRI检查者，入选条件为：①年龄为0～4岁；②双耳听力正常；③无重大中枢神经系统疾病，如脑瘫、脑肿瘤等。本研究入选对照组人数为6例，其中1例在扫描过程中因运动导致图像模糊而排除，2例因脑白质发育异常而排除，实际对照组为3例，其中男2例，女1例，月龄为7～24个月，平均月龄为16.3个月，其中2例听力正常，1例右耳听力正常，左耳ABR阈值为25 dB nHL。
1．2 给予刺激
1．2．1 刺激内容
震动触觉刺激 采用DIGITIMER DS7AH型电刺激仪产生震动触觉，刺激的频率为50 Hz，电流强度5 mA，将一对附有自粘式导电胶的表面刺激电极分别置于受试者右小腿近踝部。
1．2．2 实验执行
受试者因年龄较小，清醒状态下多不能配合而难以完成MRI检查，检查过程中所有受试者均口服10%水合氯醛，用量为50～80 mg/kg。扫描过程中，受试者头部由头带及海绵垫加以固定，避免头动以减少运动伪影。
1．2．3 刺激模式
采用组块设计模式，任务由7个组块构成，呈现时间共140 s，其中包括3个任务组块和4个对照组块，各组块时间均为20 s。
1.3 磁共振成像方法
磁共振扫描采用Marconi Eclipse 1.5 T全身超导型磁共振成像系统，标准正交头线圈。首先进行自旋回波（spin echo,SE）冠状面T1WI扫描，以保证随后扫描的横断面回波平面成像（echo planar imaging,EPI）和SE序列左右对称，避免位置不正。接着进行横断面SE T1WI扫描，然后是横断面SE-EPI血氧水平依赖法脑fMRI扫描，最后利用射频扰相稳态快速采集（radio-frequency spoiling fast acquisition in steady state,RF-FAST）序列进行全脑三维扫描，以便三维重建、空间配准及空间标准化，层数及扫描时间视受试者头颅大小而定。
1．4 功能数据处理及统计学分析
将结构影像和功能影像原始数据导出为DICOM格式数据，传输至离线工作站，采用SPM5软件进行数据预处理、统计分析和结果显示。数据预处理包括运动校正、层面时间校正、配准、空间标准化和平滑。舍弃运动校正过程中头部三维平移超过2.0 mm、三维旋转超过0.5°的受试者。利用SPM5二次统计模块进行病例组和对照组的组内分析和组间比较。统计阈值概率设定为未校正， P<0.05，激活体素≥30。最后将功能图像叠加到经过标准化的T1WI图像上进行显示，以簇水平记录激活脑区的激活强度， t检验统计值“T”代表激活强度。
2 结果
2．1 各组受试者给予震动触觉刺激时正性激活脑区情况
由被试激活区Talairach和Tournoux坐标和极重度感音神经性耳聋患儿在给予震动触觉刺激后主要激活脑区图（见图1）可知，极重度感音神经性耳聋患儿在给予右小腿近踝部震动触觉刺激时主要激活脑区包括，①听觉皮层：双侧颞横回、颞上回；②其它触觉相关激活脑区：颞中回、颞下回、双侧中央前、后回、双侧旁中央小叶、双侧额中回、额下回、双侧顶下小叶、双侧枕叶、双侧岛叶、双侧梭状回、双侧角回。
图1 极重度感音神经性耳聋患儿在给予震动触觉刺激后主要激活脑区：颞上回、颞中回、颞下回、双侧中央后回、双侧旁中央小叶、双侧额中回、额下回、双侧顶下小叶、双侧枕叶、双侧岛叶、双侧梭状回、双侧角回 正常听力对照组在给予右小腿近踝部震动触觉刺激时主要激活脑区包括，①听觉皮层：左侧颞叶未见阈上激活，右侧颞叶仅见弱激活区，包括右侧颞横回、右侧颞上回；②其它激活脑区：左侧枕中回、枕下回、舌回、左侧丘脑、双侧额中回、双侧楔叶。
对极重度感音神经性耳聋患儿和对照组进行组间（两样本t检验）比较发现，耳聋组数据减去对照组数据时可见激活的脑区主要有：双侧颞横回、双侧颞上回、双侧颞中回、双侧岛叶、双侧中央前、后回、双侧扣带回、双侧顶下小叶、双侧顶上小叶、双侧额上回、双侧基底节区、双侧小脑半球，提示极重度感音神经性耳聋患儿在接受刺激后动用了更多的脑区而且激活强度更强。
2．2 各组受试者给予震动触觉刺激时负性激活脑区情况
极重度感音神经性耳聋患儿在给予右小腿近踝部震动触觉刺激时主要负性激活脑区包括双侧前扣带回、扣带回、丘脑、舌回、楔叶、额下回、额中回、梭状回、双侧小脑半球等；正常听力对照组在给予右小腿近踝部震动触觉刺激时主要负性激活脑区包括左侧海马回、扣带回、脑、缘上回、顶下小叶；聋儿组的负性激活区范围及强度明显大于对照组。
3 讨论
fMRI是目前人类所掌握的唯一无创、可精确定位的高级人脑功能研究手段，其方法很多，主要包括注射对比剂、灌注加权、弥撒加权及BOLD法，目前常用的方法为BOLD法，即BOLD-fMRI。1990年Ogawa等[1]首先利用血氧水平依赖（BOLD）对比技术进行脑功能磁共振成像，开创了人类活体脑功能成像研究的新纪元。
BOLD技术的实验设计方式有两种，组块设计（block-design）和事件相关设计（event related-design）。组块设计是以组块的形式呈现刺激任务，包括两类组块，任务组块和控制组块。通过对任务与控制组块引起的脑局部血氧反应的对比，反映任务相关脑功能区的活动。每个组块内的刺激连续、重复呈现。组块设计模式中任务刺激时间较长，血氧反应的幅度高，得到的BOLD信号较强。本实验采用组块设计的BOLD-fMRI法。
3．1 聋儿人工耳蜗植入前听皮质功能的评估
人工耳蜗植入术后听力、语言的恢复效果与术前听皮质功能密切相关。所以，术前评价听皮质功能很重要。本研究显示，极重度感音神经性耳聋婴幼儿双侧BA41、BA42/22区均可见激活，双侧激活体素、激活强度无明显差异，提示耳聋后双侧初级听觉皮层及次级听觉皮层均存在一定的功能，此时进行人工耳蜗植入术可能会取得较好的听力和语言康复效果。
3．2 语言相关脑区
额下回：其中最主要的是Broca区，即左侧额下回后部。fMRI研究表明，在语言生成中Broca区具有多重功能，包括语音加工、高水平的语义加工、句子和谈话水平的加工，同时该区也参加短期记忆储存和保持。同时，额下回从低级到高级语言生成过程中均发挥着重要的作用[2]。
额中回：左侧额中回在加工口语的研究中可见到明显激活[3,4]，表明其可能参与汉字视空间分析、语音及语义分析强度的协调与整合过程，并介导了空间工作记忆和词语工作记忆[5]，也参与中央执行功能中各种认知资源的协调[6]。
Wernicke区：即左侧颞上回、颞中回后部、缘上回和角回。目前通过对正常人的fMRI研究认为，Wernicke区参与讲话声音的听觉加工、语音加工、语义和语汇加工，并完成拼字-语音转换功能。颞上回主要接收听觉刺激并进行语言高级信息处理。缘上回和角回位于顶叶联合区，是躯体运动、视觉和听觉信号综合区。
本研究结果显示在聋儿组双侧额中回、额下回、缘上回和角回均可见明显激活，这种激活是否影响人工耳蜗植入后的语言恢复效果，需要进一步的随访研究。
3．3 听力丧失后聋人听觉皮层交叉重组
人类的中枢神经系统在某种传入感觉信息丧失后会发生明显的功能整合，一些研究指出，给予耳聋病人视觉刺激可引起其听皮层的激活[7]。过 去的动物研究表明，如果某个脑组织结构丧失了其原有的功能，那么它就会发生重组，包括结构与功能，重组后将会被赋予新的功能，这种现象被称为交叉模式整合。在聋人中，听力被剥夺后，皮质间神经元的联系得到了加强，耳聋后从视觉或本体感觉区域到听皮质区的投射纤维明显增加，从而调节听皮质结构和功能重组，这样可以很好地处理其它刺激，如视觉、触觉，但听皮质这种重组处理其它刺激的功能并不完整[8～10]。
本研究发现，与对照组相比，聋儿组显示有更大范围、更大强度的激活脑区，表明耳聋后患儿听皮层发生了重组，感知触觉的敏感性明显提高。
3．4 负性激活脑区
fMRI研究中，通常定义的脑激活信号为任务状态减去对照数据所得信号，它反映了与任务相关的局部脑神经细胞活动增强。这类实验中，一般将无任务的静息状态人为定义为对照状态。但近年来研究者发现，将静息状态与任务状态反减，即静息状态减去任务状态数据，也有脑活动信号，这种现象称为负激活。Patel等[11]在fMRI研究中发现，1～12岁的重度、极重度耳聋儿童在镇静状态下被动给予听觉刺激时，双侧颞叶可见负性激活区，并且脑激活与负性激活范围、强度相似。本研究结果亦发现在聋儿组和对照组中均可见负性激活区，但聋儿组的负性激活区范围及强度明显大于对照组，这可能与聋儿听力丧失后皮质系统发生重组有关。
3．5 其它功能脑区的激活
本研究结果表明耳聋患儿在给予震动触觉刺激后除了双侧听觉皮层的激活外，还存在其它脑区的激活，包括双侧中央前回、双侧中央后回、双侧旁中央小叶、双侧额中回、额下回、双侧顶下小叶、双侧岛叶、双侧梭状回、双侧角回、左侧丘脑、双侧小脑半球等，与文献报道一致[12,13]。与对照组相比，激活范围、强度明显增加，表明耳聋婴幼儿感知触觉信息的敏感性明显增强。
4 结论
聋儿组双侧初级听觉皮层及次级听觉皮层均可见激活，提示听力丧失后双侧听觉中枢仍存在一定的功能；极重度感音神经性耳聋婴幼儿给予震动触觉刺激后可见双侧颞叶的激活，提示耳聋后，聋儿听皮质及其相关脑区发生了听-触觉重组；与正常听力对照组相比，极重度感音神经性耳聋婴幼儿给予震动触觉刺激后具有更多、更大范围的激活脑区，激活强度更大，提示聋儿的皮质系统感知震动触觉刺激的敏感性明显增加；聋儿组与对照组均可见负性激活，并且聋儿组负性激活区范围及强度明显大于对照组，可能与聋儿听力丧失后皮质系统发生重组有关。