感觉功能减退是随年龄增长而独立发生还是伴随发生?来自巴尔的摩老化纵向研究的数据

摘要

目标．为了调查是否感觉功能单一个体内随着年龄的独立或平行下降。方法．Baltimore Longitudinal Study of Aging (BLSA)受试者的视觉(视力阈值)、本体感受(踝关节本体感受阈值)、前庭功能(颈部前庭诱发肌源性电位)、听力(纯音平均听力阈值)、和健康ABC物理性能电池测试。结果．共有276名参与者(平均年龄70岁，范围26-93岁)接受了所有四种感官测试。这四个系统的功能都随着年龄的增长而下降。经过年龄调整后，感觉系统之间没有显著的关联。在70 - 79岁的人群中，双感觉或三感觉障碍与较差的身体表现有关。讨论．我们的研究结果表明，超过时效的共同机制，其他不同的（非共享）病因机制可以在每个感官系统有助于下降。多感官缺陷影响在中老年（70-79岁），个体间的物理性能。

1.介绍

外围感觉系统——包括视觉、本体感觉、听觉和前庭系统——提供来自环境的反馈，促进与外部世界的互动和参与。随着年龄的增长，每个感觉系统都可能受损，导致与外界更加隔绝。年龄相关的视觉功能下降，包括视力、视野和对比敏感度，在老年人中普遍存在[1- - - - - -3.］．此外，本体感受功能会随着年龄的增长而下降，有研究报告称，老年人和年轻人在关节偏离阈值等指标上的本体感受能力差异约为50% [4- - - - - -6］．众所周知，听力也会随着年龄的增长而下降，老年性耳聋在80岁及以上的人群中很普遍[2，7，8］．许多研究也证实了前庭生理功能的下降与年龄有关[9- - - - - -12］．

虽然这些外周感觉系统的年龄相关性下降已经在文献中得到了很好的证实，但在单个个体中，这些系统是否会随着年龄的增长而丧失功能尚不清楚。这是一个重要的考虑，因为这些系统的平行衰退表明一种共同的病理生理学，可能与衰老生物学有关[13］．一些研究调查了双重感觉障碍的患病率和影响，典型的包括听力、视力、听力和前庭功能[14- - - - - -18］．一项观察视力和听力损失共同发生的研究发现，这些感觉损伤的作用成倍增加，并增加了不良健康结果和死亡率的风险[2，19］．另一项研究观察到听力损失和前庭神经损失之间的联系，并假设内耳、耳蜗和前庭结构可能都有暴露于有毒物质(如噪音)的弱点[20.］．然而，一个外周感觉系统受损的个体是否有比预期更高的其他感觉系统受损的风险尚不清楚。

在这项研究中，我们使用巴尔的摩老化纵向研究(BLSA)的数据来评估视觉、本体感觉、听觉和前庭功能与年龄的关系以及彼此之间的关系。我们还探索了多重感觉障碍的存在如何影响不同年龄类别的身体表现。BLSA是一个庞大的、前瞻性的群体，涵盖了广泛的年龄范围，严格评估每个周边感觉系统。这项研究的发现将有助于深入了解随着年龄的增长，感觉功能的变化，以及多种感觉损伤对身体残疾的影响。

2.方法

2．1．参与者

参与者被纳入BLSA，这是一项由美国国家衰老研究所(NIA)内部研究计划进行的规范衰老过程的前瞻性队列研究。年龄≥20岁的健康社区居住成年人有资格参加BLSA [21］．每次访问时，参与者都要接受一系列广泛的评估，并在生命结束时进行纵向跟踪。在2013年2月至2014年6月期间，共有276名BLSA参与者接受了所有四种感觉系统的测试:视觉、本体感受、听觉和前庭。基于前庭测试的分析样本有限，直到2013年底才在BLSA的所有参与者中全面实施前庭测试。在BLSA中没有测量嗅觉和味觉，因此在本研究中无法评估。研究获得了所有参与者的知情同意，研究方案正在获得美国国家环境卫生科学研究所(National Institutes of Health)的机构审查委员会的批准。

经过培训的采访者管理了关于人口和健康数据的详细调查表。每个参与者都进行了如下详细的感官评估。

2．2.视力测试

一名训练有素的检查人员使用对比敏感度查看器-1000卤素眩光测试(CSV-1000 HGT)早期治疗糖尿病视网膜病变研究(ETDRS)的视力测试表(VectorVision, Greenville, OH)进行了视力测试。参与者坐在离图表8英尺的位置上，并在一个85 cd/m的恒定水平上校准²(每平方米坎德拉)突出显示了参与者被要求阅读的一行。允许佩戴矫正镜片。参与者开始阅读一行，他们可以清楚地看到所有的五个字母，然后沿着图表向下阅读更小的字母，直到他们能够正确地识别出两个字母。最后这条线被认为是他们的视力水平，并被记录为最小分辨率角度(LogMAR)得分的对数，其中图表上的每条线对应的差异为0.1 LogMAR。标准视力测量值20/10、20/20、20/40和20/200对应的LogMAR评分为−0.3、0、0.3和1.0 [21，22］．对于感官上的缺陷分析涉及二分法措施，视力障碍被定义为任何校正的logMAR分数大于或等于0.3，对应于20/40视力[23］．

2．3.本体感受的测试

训练有素的检验员使用定制设备定量测试本体感觉[24］．该设备包括两个踏板:右踏板由马达控制(BALDOR, Ft. Smith, AZ, USA)，左踏板由参与者自由移动。两个踏板都用电位器测量与基线的角度偏差。在测试中，参与者被蒙上眼睛，赤脚或穿袜子的脚放在踏板上，踏板的踝关节角度设为100度，作为测试的基线。参与者可以检测到的电动踏板脚踝关节偏移的最小角位移(度)被确定并记录为踝关节本体感受阈值。电动踏板以0.3度/秒的角速度移动，并遵循预先设定的四次试验模式。四个试验中最低的踝关节阈值偏差角度(以角度计)被认为是最佳阈值，并被用作本研究的本体感觉测量[24］．对于涉及二分法测量的感觉障碍分析，异常本体感觉被定义为男性(1.00度)和女性(1.11度)高于人群平均阈值2个标准差[24］．结果显示，>为男性的1.12度，>为女性的1.25度。

２.４.听力测试

听力测试由训练有素的主考人员进行，参与者在一个消音室中使用Interacoustics AD629听力计和ER3A插入式耳机。在频率为500hz至8000hz时获得听觉阈值。纯音平均(PTA)作为分贝听力水平(dB HL)在两耳0.5 KHz、1 KHz、2 KHz、4 KHz和8 KHz频率下的平均阈值计算[25］．每个参与者的听力阈值是通过对两耳所有频率的平均阈值进行平均计算得出的，那些平均听力阈值大于25分贝的人被认为感觉功能受损。

2．5．前庭功能测试

颈部前庭诱发肌源性电位(cVEMP)检测用于评估前庭功能，特别是前庭系统囊状末端器官的功能[26- - - - - -28］．参与者被要求与水平方向成30度角躺在测试椅上。用酒精清洗上胸骨区域和两侧胸锁乳突肌(SCM)上的皮肤，并在这些部位放置电极。在SCM肌肉中点放置非倒置电极，在胸骨锁骨关节放置倒置电极，在胸骨上部放置接地电极。在应用刺激之前，参与者被要求抬起他们的头来提供SCM活动的背景样本。通过Amplivox公司(Eden Prairie, MN, USA)的Audiocups降噪耳机进行听觉刺激。刺激为500hz, 125db声压级(SPL)音突发，重复频率为5hz，上升/下降时间为1 ms，平台时间为2 ms。为了使cevemp追踪有效，背景肌电图(EMG)信号需要在施加刺激前的10毫秒内达到至少30 mV。

cevemp波形由一个正的初始偏转和一个负的偏转组成。峰-峰幅值是第一个正偏转的峰值和随后的负偏转的峰值之间的电压差。将cevemp的峰-峰幅值除以背景肌电信号得到“校正”的峰-峰幅值，它反映了肌肉活动的背景水平。在本研究中，如果受试者的肌电记录缺乏最初波形的特征正偏转，则认为其没有cVEMP反应和前庭损伤。

Health ABC Physical Performance Battery (PPB)评分是一种有效的功能容量预测指标，特别适用于区分较高水平的功能[29，30.］．PPB测试包括重复椅架，一个六米正常行走，六米的狭窄的步行和站立一系列平衡测试（半串联，串联全和单条腿）的[30.］．记录每三项平衡站姿测试的椅立率、正常行走的平均速度、狭窄行走的平均速度，以及每项测试的总时间，并将每项结果除以由其他研究所确定的各项测试的最大可能表现[30.- - - - - -34］．具体来说，对于椅立，最大可能性能(MPP)值为1个椅立/秒;对于正常和狭窄行走，MPP为2 m/s;对于平衡测试，MPP为90秒[30.］．这四个领域的比率，范围从0到1，求和得到0到4的最终分数，其中0表示没有一个测试成功，4代表一个完美的分数[30.］．在这项研究中评估身体表现时，我们使用了2.9分的临界值，对应于身体表现测试中最低的三分之一，以表明身体表现下降。

2.6。统计分析

使用简单的线性回归模型来评估每个感觉系统与衰老之间的关系以及每个感觉系统之间的关系。对于每种二元关联，用线性趋势线和黄土趋势线对图形数据进行拟合。黄土趋势线是用黄土回归创建的，黄土回归是一种局部加权回归技术，它为分组数据段提供了更详细的加权趋势线[35］．采用多元线性回归分析评估年龄调整后的感觉系统之间的关联。通过计算确定标准化回归系数为了归一化每个变量的分数将被包括在回归分析。估计用于多个系统的感觉障碍的预期百分比是由个人感觉障碍的相应的观察到的比率乘以用于特定年龄类别一起计算。值小于0.05被认为有统计学意义。所有统计分析均使用STATA 12.0统计软件(College Station, TX, USA)进行。

3.结果

在2013年2月至2014年6月期间，276名受试者接受了BLSA的视觉、前庭、听觉和本体感觉测试。研究对象的社会人口学特征和平均感觉功能如表所示1．参与者的平均年龄(SD)为70.3(13.7)岁，年龄从26岁到93岁不等。58%的研究参与者是女性，按种族划分的分布是60.9%的白人，28.6%的黑人，6.2%的亚洲或太平洋岛民，6.4%的其他种族。研究人群的平均视力(SD)为0.06 (0.14)LogMAR。检测关节运动的踝关节阈值均值为1.2(1.1)度。纯音平均听力阈值为33.8 (17.8)dB。平均(SD) cVEMP振幅为1.2 (1.1)μV.我们评估了每个外周感觉系统与年龄之间的联系。正如预期的那样，我们观察到感觉功能随着年龄的增长而下降，尽管这些关联仅在视觉、听觉和前庭系统上具有统计学意义(图)1）.视力随年龄增长而恶化(LogMAR每年增加0.004，）.听力PTA阈值随年龄增长而增加(每年增加0.95 dB，)， cVEMP振幅随年龄增大而减小(0.03μV,每年）.

接下来，我们在未调整和年龄调整分析中考虑了每个感觉系统之间的相互关联(表)2（一种））。未调整的分析表明对感觉系统是否下降相伴，和年龄调整分析表明是否在未经校正的分析所观察到的关联可以通过随着年龄的共享关联进行说明。视力和前庭功能是与另一个（相关)，尽管在未经调整的分析中，这两个系统都与本体感觉功能无关。此外，我们观察到较差的听力阈值和较差的视力之间存在正相关()及前庭功能较差(）.在调整了年龄的多变量模型中，没有一个关联具有统计学意义(表)2(b))。这表明，随着年龄的增长，感觉系统的功能会下降，但它们彼此独立。

此外，我们评估了60岁或以上参与者中多个(2-4)同时存在感觉障碍的个体的比例(见表)3.）.我们比较了基于独立的假设下多重障碍的复合概率的预期患病多个感官上的缺陷所观察到的发病率（即，感觉障碍独立地发生）。总体而言，我们观察到随着年龄的增加类型的多个感觉障碍的患病率增加。其中80岁以上的老年人参加，43.6％有双重感觉障碍和最普遍的双重感觉障碍是听力及前庭损失（17.2％）。80岁及以上的参与者，18％的有三重感觉障碍和最普遍的三重感觉障碍是视觉，本体感觉和听力丧失（8.0％）。只有两个参与者有四倍的感觉障碍和两人都在80岁值得注意的是，双重感官缺陷的观察概率往往较低独立性的前提下，超出预期。

最后，我们探索了60岁或以上的参与者在不同年龄类别中单个和多个感觉损伤相关的身体表现(见表)3.）.总体而言，我们观察到参与者60-69岁有正常健康ABC物理性能得分，而参与者≥80岁有最低组ABC生性能得分。感觉障碍在中间养老类（70-79岁）影响的物理性能。单视力或本体感觉障碍的人有体质较差的性能，而与单一的听力或前庭障碍的人有正常的物理性能。双视觉和本体觉，前庭和听力和视力和听力障碍的用身体表现不佳有关，和所有的三重感觉障碍用身体表现不佳有关。

4.讨论

我们的研究结果表明，虽然视觉灵敏度、本体感觉功能、听觉和前庭功能都会随着年龄的增长而下降，但这些感觉系统也会通过每个感觉系统特有的其他机制而下降。在回归模型中对年龄进行调整后，任何感觉系统之间都没有显著的关联。这一观察表明，除了衰老的共同机制外，其他不同的(非共享的)病因机制可能会导致这些感觉系统的衰退。例如，低抗氧化剂水平和维生素缺乏可能不成比例地导致视力下降，而噪音暴露和耳毒性药物可能唯一地影响听力[36- - - - - -39］．前庭系统可以通过某些病毒感染和氨基糖苷类抗生素特异性靶向，而本体可以特别受糖尿病[4，40，41.］．我们的研究结果表明，感觉障碍同时发生在个体中的概率并不比随机预期的大;然而，对这些发现的另一种解释是，年龄本身可以解释所有感觉损伤的可变性。

这项研究是第一个评估随着年龄增长而发生的多重感觉衰退的研究之一。越来越多的证据表明，感觉输入的渐进性丧失导致与外部世界的隔离程度增加，并预示着重要的老年后果，如身体和社会活动的减少、行动障碍、跌倒和痴呆[42.，43.］．虽然感觉损伤似乎是通过独立的年龄相关机制发生的，但多重损伤更有可能在老年人中积累，因为每种损伤的患病率随着年龄的增长而增加。

我们还观察到，在“中年”老年人(70-79岁)中，单一与多重感觉损伤影响身体表现。年轻的参与者身体表现正常，而年长的参与者身体表现受损，而不考虑感官功能。这表明，其他关键因素，如肌肉力量和反应时间，有助于身体表现，并随着年龄的增长而下降。我们的发现表明视觉和本体感觉在身体表现中的特殊重要性，因为这些感觉系统的单个损伤与身体表现的受损有关。70 - 79岁人群中，大多数双感觉障碍和所有三感觉障碍都与身体表现差有关。需要在更大的样本中进行进一步的研究，以确定哪些阈值和感官损伤组合会导致较差的身体和功能状态。

很少有研究调查了多个感觉障碍。美国人口的一个具有全国代表性的研究发现，80岁以上的老年人中11.3％的患者并发视力和听力下降，类似这样的样品中观察到的双重视觉和听觉障碍的9.2％的患病率[2］．一项针对女性的纵向研究发现，有双重视力和听力损失的人更有可能经历偶发的认知衰退[14］．澳大利亚的另一项基于人群的纵向研究发现，基线时的双重视力和听力损害与10年全因死亡风险显著增加相关[19］．值得注意的是，在这两项研究中，与无感觉障碍的个体相比，有单一障碍的个体认知能力下降或死亡的风险均没有增加。这些数据强调了多重感觉障碍对不利的老年预后的危害。未来的研究还需要考虑包括前庭和本体感觉功能在内的多种损伤如何影响发病率和死亡率风险。有趣的是，我们观察到，根据计算的概率，多发性感觉障碍(特别是双重)的患病率低于预期。一种感觉功能模式的增强是否会在另一种感觉功能模式丧失的情况下发生，仍有待探索。

这项研究有几个局限性。为了简单起见，只使用一个单一的度量来表示每个感觉系统。然而，每个感觉系统都有多个维度;例如，视觉不仅包括视力，还包括视野和对比敏感度;前庭功能不仅包括囊泡功能，还包括半规管功能。需要进一步的研究，包括更大的队列，以评估这些感觉功能的每个子领域的平行和相关轨迹。此外，我们没有考虑嗅觉和味觉，因为这些系统没有在BLSA中进行评估。最后，BLSA队列是一个高度选择的样本，比美国一般人群更健康。因此，这项分析的结果可能不适用于其他疾病负担率较高的人群。例如，虽然这项研究表明，在健康个体中，除了衰老的影响之外，不存在多个感觉系统的感觉衰退，但已知具有重大神经病理的队列，如阿尔茨海默病，与嗅觉损失、听力损失和视力损失相关[25，44.，45.］．需要进一步的数据收集来评估具有重大疾病病理的参与者的化学感觉系统相对于其他感觉系统是如何随着年龄而受损的。

5.结论

总之，我们观察到，虽然外周感觉功能随着年龄的增长而下降，但一旦年龄的影响被解释为感觉功能下降通过独立的机制发生。尽管如此，由于每一种损伤更有可能发生在年龄更大的时候，多重感觉损伤的可能性随着年龄的增长而增加。需要进一步的研究来评估不同的感觉损伤组合是否会带来特定的风险，以及如何减轻这些风险。

伦理批准

该研究方案正在得到国家环境卫生科学研究所的机构审查委员会的批准，国家卫生研究院。

信息披露

没有其他重要贡献者的这份手稿没有被列为作者。资助对研究设计/研究的实施/数据收集、数据的管理/分析/解释以及手稿的准备/审查/或批准没有直接影响。

相互竞争的利益

对于这份手稿的内容，所有作者都没有利益冲突。

致谢

这项研究是由格兰特资助的。K23 DC013056/DC/NIDCD, NIH HHS/美国。

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