左耳與右耳不一樣 301醫院余新光團隊揭示大腦聽覺信息偏側化特徵

神外前沿編者按：解放軍總醫院神經外科近年來藉助靜息態腦功能影像等新的技術手段，在科研上重點研究記憶、情感、語言等大腦高級認知功能，已經在精準記憶環路重建、高級腦功能保護等多個領域取得可喜進展。近日，該團隊對聽力的研究，揭示了大腦處理聽覺信息具有偏側化的特徵，為治療聽力障礙疾病相關的認知功能下降提供新的視角。

神外前沿訊，2017年12月，解放軍總醫院神經外科余新光團隊在神經科學領域的經典SCI雜誌《Neuroscience》上在線發表了「Monaural-driven Functional Changes Within and Beyond the Auditory Cortical Network: Evidence from Long-term Unilateral Hearing Impairment」的研究論文。研究分析了長期單耳聽力患者的大腦聽覺網路在大腦半球間和半球內功能連接的變化，從腦網路層面探索大腦處理聽覺信息的偏側化模式。

雙耳聽力可以使人類在環境中定位事物，從而能與環境互動並做出決定。在這個過程中，從左耳或右耳輸入的聽覺信息在大腦中加工和理解的模式是否一樣？

在解剖上，大部分聽覺上行傳導纖維在形成外側丘系后交叉至對側，從而將一側輸入的聽覺信息主要傳導到對側聽覺皮層進行處理。由於大腦左右半球在功能上具有偏側化的工作模式，如語言主要在左側大腦內進行處理，而音調信息主要在右側大腦內進行處理。因此，經左耳與右耳傳入的聽覺信息在大腦中的處理模式可能有所不同。

最近，靜息態的腦功能影像能夠檢測出大腦的聽覺網路及其他高級認知網路（如默認網路、執行控制網路、凸顯網路等）的功能連接模式，能從腦網路的角度理解大腦的工作機制。然而，在通過不同側別單耳輸入聽覺信息時，大腦處理聽覺信息的模式在腦功能網路層面的共性以及差異目前仍然不清楚。

在該項工作中，研究者採集38例由於聽神經瘤導致長期單耳聽力的患者（17例左側和21例右側）及21例性別、年齡匹配的正常受試的靜息態功能磁共振及純音測聽、言語識別率數據。

圖1. A、B、C分別為左耳聽力、右耳聽力被試和正常被試的半球間等位區域的功能連接強度圖。

首先採用基於體素鏡像同倫連接(voxel-mirrored homotopic connectivity, VMHC)的方法分析長期單耳聽力被試的左右大腦半球間等位區域的功能連接模式（圖1）。

圖2. 和正常雙耳聽力被試相比，右耳聽力被試在聽力網路內的半球間功能連接明顯增強。

統計分析發現長期靠右耳聽力的被試在聽覺網路內的半球間連接明顯增強，並與聽力閾值呈顯著相關；而長期左耳聽力的被試的半球間功能連接和正常雙耳聽力受試組未發現統計顯著差異（圖2）。這說明長期經右耳輸入聽覺信息時，大腦可能「代償性」地增強雙側聽覺皮層之間信息交互作用，而靠左耳聽力被試的大腦未出現這種代償模式。

圖3. 根據細胞構築將聽覺皮層細分為4個亞區(Te3.0,Te1.2,Te1.0, Te1.1)，以每個亞區作為種子點做全腦功能連接分析判斷不同亞區的功能連接情況及其在單耳聽力被試組和正常被試組間的差異。

進一步，在細胞構築水平上，聽覺系統可以根據細胞構築差異細分為4個亞區(Te3.0,Te1.2, Te1.0, Te1.1)，研究者以每個亞區作為種子點做全腦功能連接分析判斷不同亞區的功能連接模式及其在單耳聽力組和正常受試組間的差異。發現四個聽力相關大腦亞區在組間分別與感知覺網路（視覺和感覺運動網路）及高級認知網路（默認網路和腹側注意網路）間的連接存在差異（圖3）。這提示長期單耳聽力后，腦功能的改變不僅局限於聽覺網路內，聽覺網路和其他腦網路之間的功能連接也發生了改變；這種改變模式和聽覺皮層的不同亞區及聽力的側別有關。

圖4. 單耳聽力被試在聽覺網路內和網路間的功能連接變化的模式圖。實線為功能連接增加，虛線為功能連接下降。AN，聽覺網路（ROI1-4為聽覺皮層的4個亞區）；DMN，默認網路；SMN，感覺運動網路；VAN，腹側注意網路；VN，視覺網路。

該研究採用神經影像腦網路分析技術和神經外科聽神經瘤疾病模型，探索長期單耳聽力被試的腦功能連接改變的模式（圖4），為揭示大腦處理聽覺信息具有偏側化的特徵提供了重要證據；同時，大腦網路間功能連接的改變可能是是雙耳聽力障礙后聽覺相關認知功能下降的神經機制，了解這些大腦改變和聽力障礙的關係，為治療聽力障礙疾病相關的認知功能下降提供新的視角。

該研究論文的第一作者為解放軍總醫院神經外科博士生張艷陽，通訊作者為解放軍總醫院神經外科主任余新光教授。

該研究團隊認為：「大腦是一個非常複雜的系統，我們對它的了解還很少。現階段，我們以腫瘤、疼痛等神經外科相關的腦疾病為模型，利用神經影像和電生理技術，從腦網路的角度，探究病理狀態下大腦的代償和失代償機制。這可能也是神經外科醫生積极參与腦計劃的一個方向。」

該團隊已在《Neurosci. Lett》、《Brain and Behavior》、《World Neurosurgery》等發表聽力相關腦功能研究SCI論文。

論文全文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306452217308874/pdfft?md5=6a6c14bce620c26a29d35181a6217125&pid=1-s2.0-S0306452217308874-main.pdf

本文由解放軍總醫院神經外科供稿，神外前沿編輯處理，歡迎供稿，收稿郵箱[email protected]

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