文摘

比较听觉系统的发展完全在听力和听觉上剥夺了动物,天真的先天失聪的白色猫(疾控中心)和听觉控制(高碳钢)研究了在不同发展阶段从出生到成年。前的cdc没有听力经验急性实验。两组的动物,对人工耳蜗刺激反应敏锐地评估。电诱发听觉脑干反应(E-ABRs)记录单极刺激不同的当前水平。疾病预防控制中心证实E-ABRs广泛发展,从第一反应的迹象在产后(期票)第三天通过出现的一波又一波的脑干反应第八天期票90天左右成熟响应p.n . .波我不能区别E-ABRs工件在多数疾病预防控制中心,而在高碳钢,这显然是分开的刺激伪迹。波II, III, IV证明高阈值在疾控中心,而这种差异没有发现波振幅波三世在高碳钢更高,而V波振幅明显高于在疾控中心。没有延迟的差异观察动物组之间。这些数据表明重要产后没有听力,皮层下发展并发散的影响聋早期波II-IV E-ABR和波V。

1。介绍

听觉系统演示了广泛发育在产后的生活变化,动物在人类以及晚成雏(审查(1])。哪些发展影响是由经验引起的,哪些是由基因组成(预排程序的独立的听觉经验;广告样稿。2,3])并不总是直截了当。

一个有趣的模型在解决这个问题是先天失聪的猫(疾病预防控制中心,4])。疾病预防控制中心显示耳蜗变性听力开始前,阻止听觉体验。然而,螺旋神经节细胞保存完好(5]。相比,这是一个重大优势药理震耳欲聋,幸存的螺旋神经节细胞的数量在短时间内降低到低于50%,在一些听到同行(降至10%的数量6]。螺旋神经节细胞的损失可能会导致下调供应营养因素的耳蜗核(去神经的影响)。螺旋神经节细胞的损失也是一个混杂因素发育研究,进一步加剧了个人间变异性神经节细胞损失。电刺激听觉神经,因此可能产生不同程度的激活中枢听觉系统的耳聋动物。相比之下,在疾病预防控制中心可以测试的功能电刺激听觉系统的听觉神经更可再生的方法。

广泛的听觉皮层的变化已经在成人疾病预防控制中心(7)以及在neonatally-deafened猫(8]。这些变化的结果是一个改变产后发育序列(9]。因此,听觉经验塑造影响的功能成熟听觉系统(10]。此外,听觉剥夺效应被发现在突触和脑干的功能(11和中脑12- - - - - -15]。目前尚不清楚这些变化如何影响cortical-sensitive耳聋的治疗期限与耳蜗植入设备(16,17]。

本研究旨在探讨先天耳聋对脑干功能的后果。在听力不同年龄的天真的动物,brainstem-evoked信号测量通过人工耳蜗电刺激的反应。电诱发脑干反应的反应比较听力(严重耳聋)控制。电气听觉脑干反应(E-ABRs)也在临床上使用人工耳蜗植入者客观评估听觉功能(18- - - - - -20.]。因此,目前的结果可以直接测量相比cochlear-implanted科目。此外,brainstem-evoked反应包括组件从脑干(不同的结构21),可以用来比较的影响不足同时在几个听觉结构。

目前的数据表明,听觉剥夺并影响脑干和可以使用E-ABRs发现这些功能的影响。的数据表明,很大一部分发展过程,然而,保存在完全耳聋。因此,这部分的发展依赖于基因组成。最后,目前的数据表明,不同部分传入听觉通路的不同敏感的不足。

2。材料和方法

2.1。动物

在目前的研究中,35个猫了。他们的年龄范围从出生(P0)成人(> 6个月),17个动物先天失聪,18听力正常控制。所有先天失聪的猫没有听力经验之前最后(急性)实验。两只动物从聋人白猫殖民地进行调查在0期票出生后(右),一个耳聋动物第三天期票在P8 (P3)和一个耳聋动物,剩下的动物是年龄超过21天。先天性耳聋,然而,验证在第4周期票没有听觉上唤起脑干反应(见[5])。在年轻的动物,执行相同的测试实验的开始,而在动物< P10测试不能收益率确定潜在的听力状态在以后的生活中,由于听力阈值低于100分贝后P10在听到猫(22]。

2.2。实验的程序

所有的动物都是由皮下应用盐酸氯胺酮麻醉(Ketavet Parker-Davis;15毫克/公斤合著)和xylazine-hydrochloride (Rompun,拜耳公司;0.6毫克/公斤合著)。耳廓双方被拆除,鼓膜和bullea暴露。动物们被安置在一个隔音室和固定在一个立体框架。声刺激,一个反向驱动校准Bruel和Kjear电容式传声器是放置在鼓膜的前面。评估听力阈值、缩合点击(50μs)。执行刺激强度在5 - 120分贝的范围,提出了13个刺激的速度每秒。记录的听觉脑干反应(核),一个小环钻术是钻顶点的头骨和一个记录电极被硬膜外。中性电极被插入下的肌肉大疱的刺激。记录的信号放大到80分贝(Tektronix V122和5 a22n),过滤(0.01 kHz-10 kHz, 6分贝/倍频程,美国泰克5 a22n),和平均由计算机(100重复)。动物分为听力click-evoked ABR阈值< 40分贝。

听力阈值确定之后,大泡和圆形的窗户被打开了。听毛细胞控制被毁使用缓慢滴注法(5分钟内)0.3毫升neomycine硫酸(25毫克/毫升)鼓阶。执行这个过程,以避免电刺激的毛细胞(electrophonic效应)。进一步的5分钟后,neomycine仔细洗了林格氏溶液和耳聋被缺乏听觉诱发脑干反应(冷凝点击,120分贝)。震耳欲聋的过程进行了双耳。此后,一个定制的人工耳蜗与五intrascalar黄金接触间距1毫米的9被放置在鼓阶。插入深度~ 6毫米。与两相的电刺激,charge-balanced脉冲(200μs /阶段,单极刺激apicalmost电极的植入物和一个中性电极放置在颈部的肌肉)都使用一个光隔离电流源。表示速率是每秒13刺激所有的动物。在不同强度记录电诱发脑干反应。刺激水平计算峰脉冲的振幅。当前水平最高时达到面部神经刺激出现了。录音与面神经刺激导致肌肉收缩肌肉活动和废弃污染的进一步处理。

2.3。统计数据

个人一波又一波的电诱发脑干反应(E-ABR)被指定基于形态学和延迟(图1)。每个波阈值被确定为E-ABR曲线显示的当前水平峰值出现在更高地刺激强度在一个类似的延迟。每一波的振幅值被确定为峰之间的最大的每一波和邻近的最低E-ABR曲线。延迟是确定峰值延迟。进行了统计比较振幅和延迟4 dB高于阈值。

正常使用Pearson-Stephens测试(测试α= 10%),使用相似的分布以及(α= 10%)和最终使用的比较测试(双尾测试α= 5%)。

3所示。结果

在所有调查动物、中耳和大疱是免费的感染的迹象。耳聋的所有动物列为聋听力筛查(在4周期票)在急性实验证实。

电诱发脑干诱发反应(E-ABRs)在成年动物显示听觉上诱发脑干反应(图的形态特征1)。在大多数动物,4波可以不断分化。额外的波出现在高刺激的水平。为了避免误解与皮质局部场电位,海浪是由阿拉伯数字编号。形态学的E-ABRs聋人和听力之间相似的动物。耳聋动物,波的峰值我经常藏在工件的刺激,而在听力控制在大多数动物明显(图1(一))。海浪IV和V分化少出现在失聪的动物(图1 (b)),形态学的变化E-ABRs高在疾病预防控制中心控制。第三波分成若干子组件在高电流水平在两组的动物。定量评估总是在最早的第三波子组件(波III a)。

3.1。年龄组P0-P8

这些四只动物透露任何核点击120分贝的水平,即使耳朵运河被手术切除,鼓膜被曝光和刺激都使用一个封闭的系统。

单个裂隙的颅骨尚未僵化的这群动物。外部meati被关闭。在P3和P8,然而,他们已经开始从圆的寡妇。因此,在P3和P8,接近鼓膜,道的墙壁不坚持彼此了,关闭部分是几毫米距离鼓膜。中耳不是pneumatized在这个年龄段。的垂饰满了粘稠的白色组织没有坚持大疱墙和圆形窗口(图2)。它可以很容易地删除允许访问窗口人工耳蜗植入。圆窗膜并不是成人一样清晰。在动物研究在P8,半透明的液体超过年轻的动物。在P8,圆窗利基是免费的粘性流体填充剩余的垂饰的一部分,也就是说,有一个小pneumatized空间圆形窗口的利基。在所有年长的动物、中耳和大疱完全pneumatized膜也都清楚(图2)。

刺激与人工耳蜗允许控制和比较测试的动物,尽管非功能性耳蜗。使用单极配置,最大的部分听觉神经刺激和位置的影响最小化。

相当成熟的E-ABRs观察在第一天的生活(图3)。P0, E-ABR调查小猫并不明显。这是礼物但非常小的P3(图3)。其振幅增加,延迟系统的下降在接下来的几周(图3)。由于非典型E-ABR形态在非常年轻的动物,在P3波作业不是模棱两可。

3.2。发展中动物的比较

超阈值的强度的范围可以测试不同的动物个体由于肌肉工件。这些都是由面部神经刺激在高电流水平。因此,动态范围的E-ABRs可能评估4 > 10 dB以上阈值之间的不同。包括所有动物调查,个人E-ABRs波在4 dB以上阈值进行比较。只有积极的山峰E-ABR组件处理。

除了增加振幅之间的第三天,35期票(图3),振幅显示高度的可变性和没有明确的发展趋势。在分析延迟在断奶后8天的发展模式(在第一次波组件可以明确wavewise方式比较成年动物),减少延迟可以观察到,在前3个月(图最突出4)。为目的的发展模式相比,数据集合分成两组:从0 - 3个月(comp。23])和4个月以上。当比较年轻和年老的动物在听证会上群体中,大多数的延迟明显不同波E-ABR(波;第二波;第三波;第四波;波V;双尾以及),展示了一个发展变化。耳聋动物的发展变化是相似的,而对于波二世的差异没有达到统计学意义(波II的水平;第三波;第四波;波V)。在高碳钢和疾控中心,发展的timecourse脑干诱发反应延迟(图相类似4)。

3.3。详细比较成熟的动物(> 3个月)

没有观察到明显的与年龄相关的变化在波II, III, IV(图3月后43个月以上),动物被汇集在一起,听到控制统计相比,疾病预防控制中心(8先天失聪的听力控制)和9。

3.4。阈值

E-ABR最低阈值没有显著不同听觉和耳聋动物之间如果波都包括(6μ在控制和。8μ一个聋)。已经达到临界强度,E-ABRs显示最常浪III / IV和v .然而,在一些动物,也早些时候(有时只)波(通常II)或之后(通常IV)出现在阈值。比较E-ABRs wave-specific,门槛也比较的基础上,“波阈值”(图5)。的波V,聋人和听力动物之间没有差别的阈值(与μ一个,;图5)。另一方面,海浪的阈值II, III, IV明显高于在疾病预防控制中心(2:μ在控制和μ一个聋子,,双尾以及;第三:μ在控制和μ一个聋子,,双尾以及;四:μ一个与μ一个,,双尾以及)。这一结果表明,潜在的剥夺影响发生在早期的发电机波II-IV和波v .此外,失聪的猫一直证明了个人间方差阈值高。

3.5。振幅

波振幅通常是低于20μV和显示一些个人间的变化(图6)。当比较聋人和听力动物4 dB以上阈值,显著差异观察第三波(μV控制与μV聋;,双尾以及)和波V (控制与在充耳不闻;,双尾以及)。也在这方面,有差异的效应观察剥夺的第三波(小疾控中心)和波V在疾病预防控制中心(大)。

3.6。延迟

波我在失聪的猫很难评估,作为记录不包括这个峰值在足够数量的动物。这是归因于更短的延迟的波耳聋动物(的波和刺激伪迹一致)。延迟的电波II-V 4 dB以上阈值没有显著不同聋和控制动物在这个年龄段(图7)。也都interpeak延迟没有显著差异(对ii iii interpeak间隔,对于interpeak iii iv,对于interpeak IV-V,对于interpeak II-V)。

4所示。讨论

目前的手稿首次描述了先天耳聋brainstem-evoked反应的发展。脑干诱发反应的发展模式与控制听觉刺激(通过人工耳蜗)听力比较控制和先天失聪的猫。使用电刺激有可能调查brainstem-evoked响应发展听力开始前。在E-ABRs可能诱发产后第三天,对应“声”研究与第一反应在产后2 - 3天使用一个unphysiologically高140分贝声压级(24]。

研究表明在听觉脑干诱发反应的发展变化和耳聋动物。因此,许多功能发育脑干中的步骤是由基因程序和嵌入的不需要功能耳蜗。这个站在听觉皮层的结果相比,在发展模式被发现广泛修改耳聋(7]。

然而,一些不足的影响被观察到在脑干反应。定性,E-ABR涂抹,更多变量出现在疾控中心,表示底层神经元活动的失调疾病预防控制中心。定量,有一个早期的阈值增加E-ABR海浪和发散耳聋对波浪的影响II, III和V振幅和阈值。波V在中脑发电机,而波生成在脑干(早些时候21,25,26]。这些结果代表一个不同的应对不足更多的外围和中心地区的听觉通路。可能,波V效果(耳聋动物更高的振幅和更低的阈值)对应薪酬下调失踪输入的抑制和调节兴奋性传播,所述的下丘(27)和听觉皮层失聪或耳聋动物(9,28]。

考虑到brainstem-evoked反应不能够反映所有的细节差异之间的突触和神经功能高碳钢和疾病预防控制中心,对波II-IV耳聋的影响与研究证明在协议突触重组后的耳蜗核先天性耳聋(11,29日- - - - - -35),以及更多的中央地区的听觉系统(了7])。

4.1。方法论的讨论

几个方法论的因素可能会影响目前的结果。首先,振幅的脑干反应已知变异高于延迟(了36])。这是组件的快速时间秩序的结果,使其部分覆盖。在声刺激,一些作者过滤掉低频分量,以便量化(37]。我们决定对这个过程由于电刺激伪迹的存在复杂的离线过滤。尽管如此,统计上显著的结果也为振幅。因此,我们认为我们的振幅量化足够健壮。

E-ABRs阈值取决于人工耳蜗植入的位置在鼓阶。定位刺激电极接近耳蜗轴可以减少E-ABR阈值由6 dB (38]。电极的位置在鼓阶不能由外科医生和可以作为控制混杂因素。尽管如此,调查年龄组之间的系统性偏差是极不可能的,鉴于E-ABR门槛最低的是相同的两组。电极位置的影响进一步最小化通过使用一个单极刺激配置。

幸存的螺旋神经节细胞的数量可能显著影响阈值电流(39]。尽管如此,与新生地耳聋动物,先天失聪的猫不遭受明显的螺旋神经节细胞的变性basalmost halfturn耳蜗和年龄调查这里(5,6]。这是basalmost halfturn猫的耳蜗,人工耳蜗可以插入40]。因此,一个系统的影响螺旋神经节细胞损失目前的结果是不可能的。

最后,重复率可能影响研究结果,尤其是在年轻的动物。为了避免混淆的结果在不同的年龄段不同的重复率,我们决定选择一个常数低重复率(13赫兹),而成人脑干反应可以可靠地记录到70 Hz的重复率41]。即使在动物P3,我们可以记录一个脑干诱发反应。结果,选择率似乎是一个很好的妥协。皮质反应在P8 ~ 50毫秒的延迟(7),因此这重复率(interstimulus间隔的~ 77毫秒)应该允许充分激活整个传入听觉系统。尽管如此,重复率作为一个因素需要考虑降低E-ABRs的振幅最小的动物(第0天、3和8期票)。

4.2。E-ABR发电机

电诱发脑干反应类似于听觉上唤起脑干反应(42- - - - - -45]。因此,可以假设一个相同的两种类型的发电机信号。在这里,我们使用术语脑干反应波,取决于使用的术语与声刺激猫听觉系统。我们假设中的波电诱发脑干反应对应的声学上唤起脑干反应,形态和延迟范围(考虑到缺乏内耳听觉传导)对应。有趣的是,在听到控制第三波可再生产地分手3波与电气强度增加。同样,与高强度声波刺激,第三波有时分裂成两部分(37]。这个发现支持了理论,第三波是由激活脑干[3不同结构的21),声学和电刺激导致核具有类似发电机和形态学的回答。可能的“hypersynchronization”电诱发活动相比,声刺激(46此外允许更好地揭示这些树发电机。在疾控中心,第三波已经观察到类似的效果,虽然第三波分手只进2分化良好型的组件。第三波的观察更少的子组件的疾控中心进一步支持底层神经元活动耳聋的失调。定量比较显示都因此组件上执行的第三波具有最短的延迟(波III a)。

4.3。听觉的发展途径

脑干对电刺激的反应的发展尚未系统地调查。另一方面,发展brainstem-evoked声刺激反应已经详细调查听证会猫(comp。23,24,47,48])。当延迟绘制相同年龄的函数这些听觉上刺激动物的感觉水平,本研究的数据对应:也有主要的发展发生在第一个90天23]。听力,在声刺激动物,指数衰变类似于目前的研究已经观察(出处同上,comp。图4)。电诱发反应在目前的研究稍微短延迟的声学相比以前的研究,可以解释的旁路头发cell-primary传入突触与人工耳蜗刺激。

目前的实验提供进一步支持ABR听力筛查程序上执行聋人白色的猫(5):没有动物列为聋人听觉显示任何迹象的急性实验。此外,尽管电诱发反应可以在P3展示,没有听力测试中观察到的动物的迹象在P3和P8之间,即使手术开放封闭的外耳道。此外,执行E-ABRs相同的动物,我们证实中枢听觉系统以外的耳蜗功能。因此,缺乏声学响应是完全由于缺乏耳蜗功能。从P3,螺旋器的形态退化疾病预防控制中心正在迅速发展,与耳蜗毛细胞颤噪效应和损失(4,49]。

电诱发脑干反应甚至可以被记录在听觉上诱发反应生理声压水平。这表明传入听觉通路(至少部分)已经功能重要的听证会之前是可能的。此外,它表明传入听觉通路的发展的一般模式缺乏听觉经验(参见[5,45,50])。

4.4。波我在疾病预防控制中心

波我对应的听神经复合动作电位(51]。在目前的实验中,波我不是一直观察到疾病预防控制中心。因此,我们可以推测,听觉神经的动作电位在疾控中心生成的不同步,可能更中心站点相比,控制。这种转变的原因动作电位代网站可以是一个变化的生理特性初级传入纤维在失聪的猫,可能通过初级传入纤维的髓鞘脱失最外围的部分(52,53]。动作电位产生的最高概率在Ranvier的节点,和脱髓鞘与快速变化的分布电压特异性钠离子通道沿着初级传入纤维,髓鞘脱失可能导致动作电位的一代网站转向更多Ranvier的中心节点([52,53];也比较讨论(40])。这将导致更短的波我延迟。然而,没有波我在目前的实验也可以是由于更高的异步听觉神经的动作电位产生的不同将沿着听觉神经动作电位产生的网站在不同的纤维。后来波不显示控制系统的延迟差异和疾控中心,支持异步假说或表明一些额外deprivation-induced延迟必须发生在第二波我和波之间的中心。

4.5。成熟的动物

目前的结果在成熟动物新生地药物按照数据变聋的成年猫。药物耳聋成年动物显示小E-ABR振幅(31日:这也是在目前的动物,虽然只是第三波的统计学意义。振幅之间的相关性E-ABRs和螺旋神经节细胞的数量证明51),虽然对后来E-ABR波,这种相关性较弱(42,54,55]。尽管如此,第四波振幅显著相关,螺旋神经节细胞也被证明(56]。去神经对开发或退化的影响更明显的脑干新生地耳聋的猫由于螺旋神经节细胞在产后早期生命的损失可能是振幅的差异的一个原因是在成年新生地耳聋的猫相比,从本研究中心。

的另一个机制小振幅E-ABRs失聪的猫可能是一个损失剥夺动物的耳蜗神经核的神经元。这是啮齿动物的神经活动时所示是完全沉默的听证会开始前(57,58]。到目前为止,没有系统的功能性质的研究听觉神经纤维在疾控中心“聋”。报告6个动物从一个失聪的白猫殖民地和一些残余听力显示严重减少自发活动听觉神经纤维(与胞内记录评估)动物的听力阈值(高59]。然而,尽管减少听觉脑干内的核总额(29日- - - - - -31日),没有证据表明神经元数量减少报道,为疾病预防控制中心和对新生地耳聋的猫(5,31日]。

许多研究描述突触形态变化的脑干疾病预防控制中心(11,32- - - - - -35]。可能第三次波的振幅下降是由于突触活动的减弱和失调而不是解剖中枢听觉神经元的损失。

延迟或不完整的髓鞘形成的中心可能是一个疾控中心进一步E-ABR振幅较小的原因。然而,缺乏interpeak延迟疾病预防控制中心之间的差异和高碳钢反对延迟传播沿听觉脑干,因此也对这个解释。最终还需要进一步的研究来确定小E-ABR振幅在疾控中心背后的机制。

有越来越多的个人在疾控中心波II-IV阈值。这也是在成年新生地耳聋动物(31日]。阈值的增加可以解释为单个E-ABR波削弱突触保藏的听觉通路(11,32,34,35,60)或失调的活动。Deafness-induced抖动动作电位的增加下丘在新生地耳聋动物(15]。尽管如此,这些机制的个人贡献不能单独从brainstem-evoked反应。

4.6。人类的核

发展人类brainstem-evoked反应也详细描述在听到孩子(评论(36])。Brainstem-evoked反应代表一个有价值的工具,用于探索函数传入听觉通路的耳聋,cochlear-implanted人类和动物之间显著的对应数据。猫和人类脑干反应,适当的归一化后,显示相似的发育率波初,而人类显示较慢发展后期波(波V) (61年]。在目前的研究中,也在brainstem-evoked反应的人类,一个类似的发展一直在观察听力儿童和失聪,cochlear-implanted儿童(62年]。结果,也在聋儿brainstem-evoked反应发展相对听到同行,不需要人工耳蜗输入。

相应地,没有发展的敏感期脑干反应都观察到人类的慢性电刺激(人工耳蜗使用,62年,63年])。这些是最有可能由听觉系统的部分超出了脑干、中脑([62年];房价也(64年])。最可能的候选人,强烈与各级听觉系统交互,听觉皮层,发育敏感时期曾被观察到在疾病预防控制中心以及cochlear-implanted人类(了7])。在组合,这对人工耳蜗植入术(证据表明,敏感时期63年,65年)是由听觉皮层。

5。结论

电诱发脑干反应显示产后发展甚至完全没有听觉体验。Deprivation-induced影响包括第三波振幅的降低,增加V波的振幅,增加波阈值。没有发现耳聋对E-ABR延迟的影响。结果表明失调和/或削弱突触活动的听觉脑干和一些额外的补偿聋中脑的动物“过敏”。

承认

这项工作是由德意志Forschungsgemeinschaft (DFG Kr 3370)。