基于功能磁共振成像的早期失聰后腦跨模態(tài)重塑機(jī)制的關(guān)鍵問題研究.pdf

1、傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為聽覺皮層是一個(gè)只參與處理聽覺信號的單模系統(tǒng)。然而，最近研究發(fā)現(xiàn)人腦的聽覺皮層可以處理其它感覺刺激，而且這種跨模態(tài)活動在早期失聰人群更為明顯。然而，早期失聰是否會引起聽覺皮層參與非聽覺認(rèn)知活動，以及聽覺區(qū)如何處理這些認(rèn)知信號等關(guān)鍵問題卻了解甚微。本課題將以早期失聰人群為模型來探討失去原有功能的聽覺皮層跨模態(tài)地參與視覺工作記憶任務(wù)處理的神經(jīng)機(jī)制。
　　本研究首先假設(shè)早期失聰被試的聽覺皮層參與處理視覺工作記憶任務(wù)并且該皮層的

2、活動能夠預(yù)測他們工作記憶能力。因此，本研究首先招募41例早期失聰被試和40例年齡與性別相匹配的正常被試來完成包括編碼、維持和再認(rèn)三個(gè)階段的視覺空間延遲再認(rèn)任務(wù)。相比正常對照組，行為學(xué)結(jié)果表明早期失聰被試在完成工作記憶任務(wù)時(shí)反應(yīng)更快。而且，腦激活檢測結(jié)果表明在工作記憶任務(wù)的再認(rèn)期，早期失聰組雙側(cè)顳上回呈現(xiàn)顯著性激活，并且激活程度越高，早期失聰組完成工作記憶任務(wù)的反應(yīng)速度更快且更準(zhǔn)確。早期失聰組在工作記憶任務(wù)維持期的雙側(cè)顳上回，以及編碼期的

3、右側(cè)顳上回均呈現(xiàn)顯著性激活，而且激活程度能夠預(yù)示早期失聰組更快的完成能力。上述結(jié)果都說明早期失聰組聽覺相關(guān)皮層能跨模態(tài)處理視覺工作記憶任務(wù)。另外，維持階段中的聽覺皮層激活與開始佩戴助聽器年齡成正相關(guān)，和終生佩戴助聽器年齡比呈負(fù)相關(guān)，這說明越早或者越長期使用助聽器可能抑制聽覺皮層的跨模態(tài)重塑，并有助于提高佩戴助聽器的臨床療效。另外，相比正常對照組，格蘭杰因果分析表明早期失聰組從前額葉至顳上回的凈信息流顯著增強(qiáng)，這意味著自上而下調(diào)控機(jī)制能更

4、好地解釋早期失聰組聽覺皮層跨模態(tài)激活現(xiàn)象。
　　為了進(jìn)一步明確早期失聰后跨模態(tài)重塑的聽覺皮層的自發(fā)功能網(wǎng)絡(luò)組織及其認(rèn)知特性是否發(fā)生改變，本研究引入全腦靜息態(tài)功能連接分析技術(shù)，研究42例早期失聰被試和39例正常對照雙側(cè)顳上回的自發(fā)功能網(wǎng)絡(luò)活動的差異，以及功能連接強(qiáng)度與視覺空間工作記憶和數(shù)字工作記憶能力的相關(guān)性。與正常對照組相比，本研究發(fā)現(xiàn)早期失聰被試具有超常的視覺空間和數(shù)字工作記憶完成能力。功能連接分析結(jié)果表明早期失聰組右側(cè)顳上回與

5、雙側(cè)島葉前部、右側(cè)背外側(cè)前扣帶皮層和右側(cè)背外側(cè)前額葉皮層之間功能連接均顯著增強(qiáng)。而且，右側(cè)顳上回的功能連接強(qiáng)度與視覺空間工作記憶能力顯著相關(guān)，這種相關(guān)性即使回歸掉數(shù)字工作記憶的影響仍舊存在。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明早期聽覺剝奪能夠增強(qiáng)顳上回的固有功能連接，并且有助于顳上回跨模態(tài)參與視覺工作記憶的處理。
　　最后，為了明確早期失聰人群聽覺皮層的局部跨模態(tài)重塑是否引起全腦大尺度功能和解剖網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩缘淖兓?。本研究納入37例早期失聰被試和3

6、3例正常對照，分析解剖網(wǎng)絡(luò)，功能網(wǎng)絡(luò)，以及功能-解剖網(wǎng)絡(luò)耦合等拓?fù)鋵傩缘淖兓?。與正常對照組相比，本研究結(jié)果只發(fā)現(xiàn)早期失聰組Local節(jié)點(diǎn)之間功能連接增加，而Rich-club和Feeder連接未見顯著差異。早期失聰組全腦功能-解剖連接耦合強(qiáng)度較正常對照呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢，并且耦合強(qiáng)度與他們開始佩戴助聽器年齡呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，而與終生佩戴助聽器年齡比呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明早期聽覺剝奪被試的大尺度腦網(wǎng)絡(luò)發(fā)育基本正常，增強(qiáng)的局部連接強(qiáng)度和

7、功能-解剖連接耦合強(qiáng)度可能有助于早期失聰被試更有效地利用殘余的感覺信息。
　　綜上，本論文初次嘗試早期失聰人群聽覺皮層跨模態(tài)參與視覺工作記憶的神經(jīng)機(jī)制研究，以早期失聰為典型，從新的角度探討了大腦工作記憶跨模態(tài)重塑機(jī)制，在早期失聰被試聽覺區(qū)域是否發(fā)生跨模態(tài)重塑以參與和處理視覺空間工作記憶認(rèn)知活動，早期聽覺剝奪是否引起大腦自發(fā)功能連接發(fā)生代償，及其對腦解剖與功能網(wǎng)絡(luò)的影響等關(guān)鍵基礎(chǔ)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)問題提供了基本依據(jù)與初步解答。神經(jīng)可塑性是