文摘

听觉诱发稳态响应的生成(SSRs)与瞬态的线性叠加听觉诱发电位(aep)不能直接观察到。叠加一个直截了当的方式来证明假设是使用合成SSRs的瞬态AEP向前一个预定义的条件下基于这个假设的过程。然而,对瞬态AEP的逆关系及其合成SSR,这使得后者的解释更可说服的,因为它不一定构成真正的解决方案。在这项研究中,我们选择两双aep传统和反褶积的范例,它代表了homo-AEPs从同质组和hetero-AEPs两个异构组。两双aep的利率作为模板合成SSRs 20 - 120赫兹。最大峰值振幅和搭配波浪测量之间的差异。尽管振幅增强发生在~ 40 Hz,可用波之间的比较表明,合成SSRs的相对差异可能在其他利率显著更大。此外,两个几乎相同的SSRs可能来自aep显然不同。这些结果显示不一致的美国电力公司之间的关系和相应的SSRs的检测率。

1。介绍

一个听觉诱发稳态响应(SSR)是一种诱发电位周期性的声音刺激的反应。可以短脉冲的声音,像一个点击,或持续的声音,像一个调幅音(1]。听觉SSR是一个周期性的信号,反映了驱动后的听觉神经系统电生理活动刺激(1]。鉴于SSR反映了应对经常变化的刺激,它在概念上不同瞬态听觉诱发电位(AEP)的AEP应该描述的电生理活动响应刺激的变化,例如,其发病或抵消[2]。

具体SSR分析在这项研究由期刊叠加的早期听觉脑干反应(ABR)和随后的middle-latency反应(高)持续低于70毫秒。他们的组件,比如wave-V, Na, Pa, Nb, Pb,通常表现为振幅和延迟。根据叠加理论,这些组件将重叠作为刺激加息,导致周期性反应或苏维埃社会主义共和国2,3]。合成SSR的振幅可以减弱或增强与波的相位关系依赖于刺激的速度。因此,SSR可以完全预测无论如何如果底层瞬态aep是可用的。

听觉SSRs的振幅变化非常刺激的变化速率和到达最大值大约40 Hz (1,3,4]。这一现象在很大程度上归因于同相求和或重叠的特色组件按照这个速度3,5]。然而,这种叠加假设是经常受到实验,发现不一致的预测SSRs [4,6]。例如,Azzena et al。4)报道,SSRs的常规核/高刺激率低显然不协调。动物模型与颅内录音合成SSRs的展出aep 3.33 Hz不仅高估了SSRs的记录,但也显示出不同的变化随着刺激率(7]。

AEP叠加的分歧可能是相关的变化与刺激率(AEP8- - - - - -10]。因此,评估个人的瞬态AEP重叠SSRs变得苛刻。叠加可以建模的卷积过程底层AEP和脉冲序列之间呈现的刺激的声音,大量的反褶积方法已经发展到目前为止,打开SSRs [11- - - - - -16]。在这些方法中,Ozdamar et al。9,12)提出了一个连续循环平均反褶积(复合)方法和报告Pb共振40 Hz的外观。使用瞬态响应刺激重复率高,SSR预测可以大大提高5,17- - - - - -20.]。

然而,其他研究也报道挑战SSR后或频率响应的卷积模型(FFR) [21- - - - - -23)使用专门设计的实验。例如,Bidelman [23)最近报道的不一致预测脑干FFR引起通过点击高100 - 500赫兹和声称的功能区别响应脑干FFR和传统上点击速度刺激引起的20 Hz。此外,使用neuromagnetic深浅不一的反应和刺激的复杂扫频率调制的信封,宫崎骏et al。24)关键刺激的知觉品质率有关。他们建议瞬态稳态响应的演化具有重要的感性言论暗示。因此,多个皮质流程需要处理声事件在不同的时间尺度。事实上,实验通过功能性磁共振成像显示单独的听觉皮层表示回应不同的刺激率(25,26]。此外,神经活动的研究从微观层面提出不同机制的神经活动响应刺激的属性,表现出强烈的非线性现象的听觉神经系统(27]。

这些发现表明,不变的瞬态响应孤立的刺激事件无法解释SSR特征或条件在不同的利率。苏维埃社会主义共和国的建立涉及模板的过渡变化对应于不同刺激模式。许多研究设法估计瞬态aep适应条件用于SSR录音让预测SSR可说服的(例如,5,6])。不一致的预测是声称自己是一个失败的叠加模型。尽管SSRs的戏剧性的变化与刺激利率被报道,目前尚不清楚关于SSRs率效应的关系及其瞬态模板。因为它是不可能获得真正的瞬态响应,模拟的发展过程将是有益的理解叠加模型的适用性。本研究旨在调查瞬态aep之间的形态差异如何影响相应的合成SSRs当预测方法用于比较SSRs的。我们试图确定多大的差异之间的差异是SSRs的瞬态aep来源。我们故意选择两双aep作为模板合成SSRs的比较。合成SSRs及其配对差异波比较体现出的特点,对刺激率。

2。方法

2.1。线性叠加模型

根据叠加理论,我们可以通过一个线性模型的生成SSR卷积过程,SSR,用,是卷积结果之间潜在的瞬态AEP,用刺激序列,用(15,28];也就是说, 在哪里表示循环卷积算子代表了加性噪声。的stimulus-sequence是一个二进制火车代表的刺激与“1”和“0”如果否则。“1”代表之间的间隔inter-stimulus-interval (ISI)。如果所有伊希斯常数序列,一个期刊SSR对应率将生成(图1)。模型可以解释SSR的振幅增强刺激,特别是在40 Hz (29日),因为主要ABR-V和MLR-Pa之间的间隔大约是25 ms。然而,使用传统的低利率获得的瞬态AEP不做正义的验证叠加假设,因为刺激速率的影响,例如,对AEP适应的影响,不能被认为是(4,22]。

2.2。介绍复合和MSAD范例

不幸的是,没有数学的解决方案对源AEP可用ISI常数条件下(12,13ISI),除非是没有重叠的足够大。如果SSR AEP叠加生成的制定(1),大量的反褶积方法可以推导出瞬态aep的特定序列设计(11- - - - - -16]。在这些方法中,我们集中在以下两个密切相关的使用不同的排序策略。在复合方法使用抖动序列的解决方案(1)是可能的。这个方法可以通过傅里叶变换在频域实现每一项(1): 可以估计瞬时AEP的复合方法在任何刺激速率提供刺激序列和信噪比是可行的。这个估计忽略了抖动效果,平均收益率的一种刺激反应。相比之下,另一种方法,多频稳态平均反褶积(MSAD),雇佣了红衣主教SSRs以不同的速率,是一个线性变换矩阵基于伊西斯在相应的利率;因此,一个等价的线性变换的卷积模型改写为(15]

两种反褶积方法是方法论上等同的。然而,MSAD方法使用一个不同的抖动安排刺激序列。一块基于会话的ISI变异/采用MSAD抖动,而不是一个实时抖动等刺激序列的复合,使解决方案(3)可能15]。

2.3。瞬态AEP模板生成和合成的假设

在当前研究比较aep的反褶积方法、试验数据获得20个参与者(22至26年,5女性)在复合和MSAD范例意味着刺激的40 Hz。相比之下,传统aep 5赫兹也获得。实验是按照一个IRB-approved协议。包层模式的刺激序列得到在文献[9)包含八个点击不同的伊希斯刺激扫描从16到36.8 ms。八单个周期的利率从27到62.5赫兹MSAD SSRs的获得的范例。录音设置和数据处理程序可以找到详细描述(9,12,30.]。

如果线性叠加假设有效,模型(2)和(3)应该相当于类似的解决方案。然而,形态差异aep显然是识别不同的范式。的生理原因这一现象可能与不同神经系统的适应性,因为抖动分布已被发现,影响神经反应快和慢适应机制(31日]。在目前的研究中,我们有意地选择两双AEP从这些数据作为模板合成SSRs调查他们的贡献,无论这些范式的生理机制。

第一AEP对我们任意一分为二20个人数据集的传统范式产生两个平均AEP, AEP₁和AEP₂,在图2(一个)。因此,这种AEP,称为homo-AEPs,从相同的采样记录条件类似形态(图2(一个))。他们区别波表现出较低的振幅和随机模式(第二行图2(一个))。我们统计分析显著性差异在每一个采样点在整个时间进程,然后测量的形态学差异重要的比例,它被定义为采样点的总数的比例与所有点的波的显著差异。通过这种测量,我们发现几乎没有显著差异在时间进程,除了一个小块以粗体突出显示(图2(一个),双尾t以及,)。的重大比例只有2%在整个时间进程。

第二AEP一对分别选为一对hetero-AEPs平均的穿衣和MSAD范例,即AEP₃从穿着和AEP₄从MSAD(图2 (b)),它表现出一个大形态差异(第二行,图2 (b))。采样点的显著差异(以粗体突出显示)覆盖多达64%(成对双尾t以及,)。这些AEP的最大峰值振幅模板和相应的差异波作为参考在处理SSRs在接下来的比较。SSRs的在不同刺激利率被选中然后合成aep homo和heteroconditions。合成SSRs之间的差异进行了分析。

3所示。结果

3.1。SSR振幅的比较

基于两双AEP模板,然后合成SSRs的刺激的20 - 120 Hz的增量2赫兹。相对于利率,SSRs的最大峰值振幅图所示3。所有的SSR振幅演示了一个类似的简介:一个引人注目的高峰~ 40 Hz和其他利率波动。尽管振幅增强观察在特定利率,如在图~ 55 ~ 115赫兹3(一个),相应的最大峰值振幅是类似于相应的参考水平(横线),表明SSRs显然超过了aep只有在一系列利率大约40 Hz。

的振幅homo-SSR(图3(一个))表现出接近(例如,在50 - 70 Hz)和分离(例如,20 - 35和110 - 120 Hz)倾向。相比之下,hetero-SSRs表现出相对较近的振幅对大多数利率(图3 (b)),即使原始aep大相径庭(见图2 (b))。这些结果表明,合成SSRs可能出现接近或分开在不同的利率和在不同条件下振幅。

3.2。SSR差异的比较

符合波aep的区别,我们可以生产SSR-difference (diff-SSR)之间SSRs的在这两个条件。的最大峰值振幅diff-SSRs率如图4(蓝色”——○“痕迹),甚至表现出相对波动没有主导利率超过所有可用的极端。基本上homocondition diff-SSR振幅的波动在引用(蓝色虚线图4(一)),而振幅hetero-diff-SSRs都低于他们的引用(蓝色虚线图4 (b))。此外,常规的振荡模式出现在振幅heterocondition跟踪。

diff-SSR波,相当比例的部分定义2.3也计算的指数反映了广大一对SSR的统计差异。的百分比显著差异提出了在同一坐标diff-SSRs(绿色竖线图4)。这些值在很大程度上波动率为条件。特别是homocondition 0到15%以上的百分比,百分比heterocondition ~ 20% ~ 60%的所有检查率证明不可预知的现象。然而,他们提出了一个小正相关与diff-SSRs条件(homoconditions和heteroconditions,),这表明SSR差异越大,就越有可能的差异是显著的。尽管SSRs的绝对最大峰值振幅下heterocondition homocondition下价格相比普遍较小(见图3),他们的分歧仍然是一般大的,因为原始AEP之间的巨大差异₃和AEP₄。

鉴于SSRs的最大峰值振幅和diff-SSRs表现不同的刺激利率,相对差异的比值diff-SSRs的振幅和SSRs(定义为最低一双SSRs之一)呈现在图5。基本上,这些价值观趋同的最低~ 40 Hz几件样品小于原始AEP(水平虚线图的引用5)。之外的其他样本~ 60 Hz大幅波动与样品一样大100%以上甚至homocondition(图5(一个)),这表明,diff-SSRs甚至大于SSRs的。hetero-SSRs共享类似的模式的相对差异更大的比率(图5 (b))。因此,必须谨慎解读SSRs的相似关系和原aep。这些仿真结果暗示潜在aep的身份很难被预测在某些利率稳定SSRs的相似之处,除了一些利率接近于增强的范围(例如,~ 40 Hz)至少相对差异的发生。

基于这些结果,SSRs和diff-SSRs表现出不同的特性在不同的刺激。三个代表刺激利率(40、74和96赫兹)选择比较SSR的diff-SSRs homocondition(图6)。最大的SSRs 40 Hz(图6(一))在形态、视觉密切和相对温和的diff-SSR显示,最引人注目的差异并没有发生在高峰或低谷,SSRs的在应用程序的关键部分。海浪在74赫兹(图6 (b))展示了一个相对较大的diff-SSR两温和SSRs,最大的差异出现在关键的波峰和波谷。图4(一)说明显著差异的比例也相对较大(~ 10%)。海浪在96赫兹(图6 (c))表明,两个合成SSRs像彼此很好,在振幅相对较低。这种情况下表示的可能性合成SSRs的差异几乎可以忽视甚至合成aep显然不同。

3.3。模拟不同aep SSRs相同

说明合成的几乎相同的SSRs的可能性明显不同AEP,我们故意设计两个人工AEP模板(第一行图7)。这两个模板是由叠加生成的样条函数来模拟典型AEP波。模板的形状都是相同的,除了一个明显不同的延迟最后积极组件(Pb在典型的AEP波对应)。当合成SSRs的速度64赫兹(第二行),他们几乎相同的目视检查。SSRs的都在积极的极性,海浪以上基线。我们检查的基础过程AEP模板巧合的机制(第三行)。出现在时间进程的区别,因为相移。明显的相位差导致相同的求和。具体来说,Pb的总和波持平于这个特定的相位滞后,从而消除相移造成的差异。这个结果暗示SSRs可能在某些情况下对延迟的变化。

3.4。比较SSRs的频域

SSRs通常在频域特征,因为周期性信号可以充分接洽的总和谐波。因此,我们故意下合成SSRs homo和heteroconditions相比。我们选择两个刺激的40和70赫兹表示最低和最高苏维埃社会主义共和国的极端情况下的相对差异,分别(见圈图5)。前三次谐波被用来代表一个SSR的频率特性。一个two-tuple相量表示振幅和相位的谐波成分完全代表了正弦信号在时域组件。通过这种方式,图8说明了前三次谐波组成相量的极坐标。

在40 Hz SSRs(图8(一个)),40 Hz的第一次谐波占最大一部分SSRs通常显示出相应的振幅和阶段。鉴于苏维埃社会主义共和国₁和苏维埃社会主义共和国₂来自相同的记录模式,他们为所有谐波相对较近。SSR的40 Hz相量₃和苏维埃社会主义共和国₄更在阶段。第二次谐波(80 Hz相量),苏维埃社会主义共和国₄约反对其他相量和逆转。巨大差异也发生在第三次谐波(120 Hz相量)。这个结果40 Hz SSRs显示的主要特征频率谐波表示属性,符合底层瞬态aep的两个条件。最大的第一次谐波振幅表示,40 Hz频率成分可能捕获SSR波。

在70赫兹SSRs的情况(图8 (b)),第一次谐波的振幅小于第二次谐波的振幅。与此同时,这些相量完全阶段。第二次谐波与相对一致的矢量方向发挥了主导作用。

使用矢量图的方法,我们比较SSRs的主要结构,发现重大差异的频率成分。结果两个代表率表明,基本谐波未能捕捉的主要时态结构SSRs在某种刺激利率,和SSRs的区别也变得模糊与共振利率相比(例如,40 Hz)。

4所示。讨论

瞬态aep和SSRs之间的关系是一个主要问题在投机SSRs的一代。没有直接的证据可以支持或拒绝叠加假设,因为底层的复杂性和激活的神经连接。因此,一个有效的方法来解决这一关系是比较SSRs之间真正的实验和一个引用从一个推测AEP合成。如果这两个波匹配,一个积极的结论将被接受。这个概念是基于命题接近aep肯定会产生接近SSRs的。然而,这项研究的结果提出了反面证据在一定条件下基于仿真实验。可用的SSR预测一些刺激速度瞬态AEP模板可能有天壤之别除了利率接近于最增强(即振幅条件。这个实验,40 Hz)。这个结论可以部分解释预测和记录SSRs之间的一些差异报告。例如,Lutkenhoner和帕特森(22)报道,合成SSR可以完全预测SSRs 40 Hz但失败了60赫兹。60 Hz的振幅(22)主要是减毒,这表明大量相对差异可能发生,在图中6。

在这个实验中使用的模板是从传统的低利率aep(~ 5赫兹)和两个deconvolved高(~ 40 Hz)。他们的形态差异可能与神经系统的适应8- - - - - -10,31日]。这种机制可能占预测与模板不一致的其他刺激利率甚至与另一个刺激序列(21,22]。例如,Valderrama et al。31日)报道,快和慢适应机制可能占aep的差异反应抖动分布和刺激测序。在视觉事件相关电位研究中,Capilla et al。19]报道瞬态模板估计相同的刺激,SSR可以充分预测7.7赫兹的SSR 20 Hz。因此,听觉系统的非线性不反驳SSR的叠加,如果估计模板可以考虑这些因素。瞬态响应的特点取决于刺激范式可能反映了神经活动的非线性或适应机制。因此,进一步的研究的帮助下专门设计的实验是必要的。

理论上,瞬态AEP足以提供所有的信息出现在SSRs因为一个SSR的过滤版本AEP的过滤器是一个脉冲序列在时域(32]。这个定义意味着SSRs信息损失是不可避免的对底层aep。如图7,叠加模型的病态性建议,即使匹配预测并不一定意味着它SSRs是唯一的解决方案。因此,预测结果进行解释时应特别谨慎。

SSRs的频率分析表明,主要的能量在不同刺激利率可能发生在不同的谐波(33]。例如,合成40 Hz SSR是充分接洽的总和40,80和120赫兹谐波。最大能量发生在40 Hz,归因于最大振幅增强以这种速度。相比之下,70 Hz SSR的最大能量存在二次谐波,因为两个相邻的延迟差异正/负峰AEP的三军情报局在70 Hz的两倍。大萧条的基本谐波对其他人也报道了宫崎骏et al。24]。选择的频率分析在两个代表率表明,谐波的贡献一个SSR也是rate-dependent。

AEP模板来自平均三个范式的录音。个人aep的数量是10 homogroup heterogroup为20天。记录模式和个人AEP的数量会影响信噪比的平均AEP模板。因此,比较平均的信号模板本身没什么价值或重要性,而个体的变异电波可以适应测试的显著差异。aep从同一组(homo-AEPs)可能会导致用于合成SSRs时更显著差异;的振幅diff-SSRs不是大大增加(例如,在图~ 70赫兹4(一))。对SSR振幅与速率影响,这表明SSR增强或衰减在某种特定的利率,没有明确的速度影响diff-SSRs homo和heteroconditions被发现。

SSR的大小与刺激率波动:也就是说,增强和衰减的选择,不能完全解释的神经适应机制(1,7]。获取所有可用的模板利率当前不可用在这个研究;然而,对SSR的影响(1一般是重合的基础流程如图3,这意味着生成SSRs中的叠加机制的存在。

在临床的设置,采用SSR录音~ 40 Hz受益越高信噪比与aep听力评估(34,35]。等刺激利率~ 90 Hz,据报道也增强振幅(1]。然而,SSRs ~ 40 Hz实际上超过了相应的振幅aep(见图3)。

SSR结果本研究来自几个模板。我们没有打算推广结果。一些表现出关系可能只在模板的情况下是有效的。然而,这些模板都代表样本获得的经典和蓬勃发展的范式与高刺激率。变量之间的相关性SSRs的含义和aep还启发,有利于未来的调查。

总之,这项研究提供了洞察瞬态AEP和合成SSR之间的关系在不同刺激利率下叠加假设。通过模拟SSRs的一系列刺激政策利率,我们演示了三个速度对SSR的影响:(1)叠加可以明显少一些利率振幅衰减发生时;(2)以一定速度病态性会使预测方法可说服的少了;(3)基本频率成分可能不是以一定的速度控制。这些结果表明,不一致aep和SSRs这些利率之间存在的关系。谨慎处理SSRs的比较时应采取一些刺激利率使用合成方法。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。61172033也没有。61271154)。