神经可塑性

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特殊的问题

2018年Neurorehabilitation:神经可塑性和功能恢复

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2018年 |文章的ID 9303674 | https://doi.org/10.1155/2018/9303674

m·r·Pereira-Jorge k.c.安德拉德,f . x Palhano-Fontes p . r .想一想b迪尼斯那样不知满足、m . Sturzbecher Araujo a·c·桑托斯·d·b, 解剖和功能磁共振成像变化后一年的听觉与助听器康复”,神经可塑性, 卷。2018年, 文章的ID9303674, 13 页面, 2018年 https://doi.org/10.1155/2018/9303674

解剖和功能磁共振成像变化后一年的听觉与助听器康复

学术编辑器:Surjo r . Soekadar
收到了 2018年2月23日
修改后的 08年7月2018年
接受 08年8月2018年
发表 2018年9月10日

文摘

助听器(已经)是一个有效的策略,听觉康复患者的外围听到赤字。然而,哈使用背后的神经生理学机制仍不清楚。迄今为止,大多数研究都集中在听觉系统的变化,尽管预计听证会赤字影响的认知系统,尤其是演讲。在目前的研究中,我们使用14个双边听力损失患者的听力评估之前和之后一年的连续HA使用和功能性磁共振成像(fMRI)和皮质厚度分析在12和10人与听力正常对照组相比。HA配件之前,fMRI活动被发现降低听觉和语言系统和增加视觉和额叶区域,扩大到多通道集成皮质,如颞上回、壁内的沟,脑岛。一年与HA康复后,显著地提高听力测定的观察,特别是在声波测井语音信号阈值(SRT)测试和功能增加,HA效率的措施。HA使用语言和听觉中枢活动增加的功能磁共振成像和多通道集成领域。个人fMRI信号变化从所有这些领域与个人SRT的变化呈正相关。在康复之前,皮质厚度的增加部分前额叶皮层,楔前叶,梭状回和颞中回。这是减少脑岛,supramarginal回,内侧颞回,枕叶皮质区,后扣带皮层、屏状核。 After HA use, increased cortical thickness was observed in multimodal integration regions, particularly the very caudal end of the superior temporal sulcus, the angular gyrus, and the inferior parietal gyrus/superior temporal gyrus/insula. Our data provide the first evidence that one year of HA use is related to functional and anatomical brain changes, notably in auditory and language systems, extending to multimodal cortices.

1。介绍

外围听到赤字对中枢听觉系统产生深远影响,阻碍个人沟通和社会互动1]。听力障碍的人可以受益于康复与人工耳蜗(CI)和声学助听器(HA)设备。在这两种情况下,病人一般情况显著改善,包括记忆等认知能力和语言理解2,3]。

所知甚少,然而,关于这些有益的神经生理学机制变化,大多数知识主题仍然是基于动物模型。病变的不同部分听觉系统是与特定的神经表征的变化相关联的声音刺激在猫4],猴子[5],老鼠[6)、鸟类(7),和兔子8]。此外,分子和电生理学证据表明康复与CI,例如,导致听觉系统的变化(8,9]。

在人类中,神经影像学的进步大大扩大了听觉系统的探索,在正常的听力科目(10和听力障碍患者11,12]。正电子发射断层扫描(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)已经发现一致的听觉皮层的活动减少患者听力赤字(13,14),这是至少部分地恢复与CI和HA (12,14,15]。

只有很少的研究使用神经成像探测的影响听觉康复在更高的认知功能,和他们中的大多数都集中在语言皮层,特别是韦尼克区(area-BA22) (12,16]。一般来说,听觉剥夺会导致降低激活的区域,由康复,恢复至少部分与CI(例如,17]。这一直被视为一个事实,即使用的听力设备允许访问听觉信息语言中心,因此导致增加这个区域的活动。然而,据我们所知,这些仍然没有确凿的证据表明是这样或如果有其他机制。因此,这种纵向研究的第一个目的是调查公顷用在听力测定的尺度的影响,解剖和功能磁共振成像,及其相关性。

此外,众所周知,听觉和视觉信息的整合大大提高语言理解能力(18]。事实上,听力赤字患者经常表现出在区域活动增加与视觉功能有关,在听觉刺激(19,20.]。也因此,我们旨在深入探索大脑区域参与多通道集成,如颞上沟(STS),中间的壁内的沟(BA40)的额下回(IFG, BA44、BA45 BA47),和脑岛(BA13)。本研究的第二个目的是探索听觉剥夺效应和恢复在感官集成系统中,听觉上的刺激。

2。材料和方法

这项工作是道德和研究委员会批准的圣保罗大学的小溪Preto医学院(没有。2413/2007)。从所有参与者获得书面知情同意。的数据支持本研究的发现可以从相应的作者。

2.1。主题

两组参与当前的研究:14 postlingual聋患者(P)感音神经性听力损失(5名妇女,年龄= 51.29±18.8年)和11个听力正常对照组(CG)(5名妇女,年龄= 46.54±19.88年)。在招聘的时候,所有患者有轻微到严重的双边感音神经性听力损失和被称为我们的耳鼻喉科学家哈使用(见附加的。表1为临床细节)。

2.2。听力测定的评价和助听器

使用是由Widex (Lynge,是丹麦)。四个病人配备完全的运河(CIC)哈,和十个病人配备intracanal (ITC)哈,数字处理和压缩(增刊。表1)。在HA配件的头两个月,每周对患者进行评估。驯化后,所有患者被要求使用HA每天至少10小时。

听力学评估之后,巴西协议和发生两次:HA后拟合和前一年的连续使用。所有患者接受纯音听力测定测试通过空气和骨声小屋,戴着耳机,下面的频率:250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, 4000 Hz, 6000 Hz, 8000 Hz。纯音听力阈值被定义为所需的最低水平的声强纯质的音调,在每个频率,感知。病人被要求按下一个按钮每次听到一个声音(吹口哨)耳朵被测试。的音调更高分贝的声音开始逐渐从120分贝降低到15分贝。患者不对称损失,我们开始更好的耳朵。执行的测试是对所有频率在一只耳朵,然后另一个耳朵。纯音平均值(PTA)的平均阈值计算得到的频率500年,1000年和2000年,根据戴维斯和西尔弗曼(21]。

声的小屋,我们评估患者的语音识别能力,并测量了语音信号阈值(SRT)双(22]。SRT是定义为最低的声级的病人能够感知和正确地大声重复50%的单词。

科目也提交给骨头纯音测听的纯音信号是由骨头振动器(耦合电弧)放置到个人的乳突。听力阈值均获得相同的频率纯音听力测定中使用的空气。只感音神经性听力损失患者包括定义为那些等于阈值来衡量听力测定空气和骨骼。

纯音测听和SRT也在自由场中执行。病人被定位在一个声学小屋,这次没有耳机(22]。他们奉命将感知到的声音刺激时按下一个按钮。声波测井评价允许的计算功能获得(FG),一个过程定义的帕斯科(23),并用于评价哈干预的效率。它由计算的百分比变化自由场通过比较辅助和无助的阈值,即,有或没有哈。

我们首先进行评估没有与HA HA到位,然后定位在一只耳朵,而另一个耳朵仍然没有哈。功能获得(FG) =辅助阈值减去的阈值。得到了阈值为每个单独的耳朵。患者仍坐在一只耳朵指着扬声器定位在耳朵的水平面。首先,测试耳HA,而另一个耳朵是无助的。哈了,和一个新的阈值获得,这一次,双耳道美味。同样的步骤是重复与其他耳指着演讲者。

群体间的比较(病人与对照组)是由Mann-Whitney评估 之前测试,而类内差异(患者HA HA后使用×病人使用)被Wilcoxon检查测试两个相关样本。

2.3。功能磁共振成像的收购

有两个核磁共振会话:之前公顷装配和使用后一年的哈。受试者在1.5 T扫描仪扫描(德国西门子,磁子的愿景,埃朗根)商用TX / RX头线圈。fMRI收购使用echo-planar成像(EPI)序列,使用以下参数:66卷,每一个由16轴向片覆盖两个半球,TR = 4600毫秒,TE = 60毫秒,翻转角度= 90°,FOV = 220毫米,矩阵= 128×128,切片厚度= 5毫米。

整个大脑解剖t1影像也获得使用3 d gradient-recalled回波(GRE)序列,使用以下参数:TR = 9.7毫秒,TE = 4.0毫秒,矩阵大小= 256×256,翻转角度= 12°,FOV = 256毫米,片数= 154,切片厚度= 1毫米。

2.4。实验范式

fMRI听觉刺激是由核磁共振兼容的耳机(德国西门子,埃朗根)保持相同的声级在两个耳朵和两届:HA拟合之前和之后。任务是听一个故事,在一块设计,故事的五个街区(27.5秒)中断剩下五块(27.5秒)24]。使用同样的故事在这两个会议,记录下一个男性的声音,并交付给两个耳朵,使用相同的声级会话和所有患者(30 dB)。受试者被要求报告每个会话后,故事的内容和故事理解被评为使用0 - 5李克特量表(0-did不明白,1-understood孤立的话说,2-understood 25%的故事,3-understood 50%的故事,4-understood 75%的故事,和5-understood整个故事)。fMRI收购之前,受试者仔细指示时不要移动身体扫描仪,要尽可能多的关注这个故事被告知。

2.5。功能磁共振成像分析

功能磁共振成像数据处理使用BrainVoyager QX 1.86(大脑创新,马斯特里赫特,荷兰)按照相同的程序(其它地方描述的24,25]。包括运动校正预处理步骤,高通颞过滤器在0.01赫兹,空间滤波的应用= 4毫米),转换到Talairach空间。fMRI组差异分析使用一个固定效应一般线性模型(GLM)与独立的预测因子。集群被选为多个比较(使用一个阈值修正 < 0.05)和至少50 mm的延伸3。组分析包括2正交对比:(i)控制(CG)与患者干预前(PB)和(2)患者干预前(PB)和干预后患者(PA)。

2.6。相关分析

一个皮尔森相关分析是用来评估个人的功能磁共振成像 价值观是与个人相关的变化SRT戴着耳机,计算阈值作为一个全球区别观察干预前后,根据[SRT(右耳前)+ SRT(之前左耳)]−(SRT(右耳后)+ SRT(后左耳)]。相关计算感兴趣的特定区域(ROI),参与听觉和韦尼克区(BA22、BA41 BA42),以及相关的大脑区域多通道集成,如颞上沟(STS),中间的壁内的沟(IT),和脑岛。

2.7。皮质厚度(CT)

为了评估是否使用HA也会与神经解剖学的变化有关,我们使用FreeSurfer皮质重建和体积分割图像分析套件,记录和在线免费下载(http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/)。处理了mac pro OS X 10.8.2, 2×2.26 GHz的英特尔四核至强。预处理步骤包括灰色/白色分割,分割的软膜的表面,最后计算的皮质厚度(CT)地图(26]。统计学意义是

3所示。结果

3.1。听力测定的评价

1(一)显示了纯音平均值(PTA)获得所有组的耳机。PTA戴着耳机在对照组(CG)显示一个阈值的15.68±8.34 dBHL右和14.66±8.47 dBHL左耳朵,这是成年人的正常范围内(0-25 dBHL)。补充图1显示了所有的CG阈值与耳机测试频率。补充表2显示个人CG PTA。

在干预之前,PTA与耳机在病人组为53.58±12.94 dBHL右耳和54.33±12.10 dBHL左耳(图1(一))。一年的HA使用后,PTA改为dBHL dBHL 53.03±13.61, 52.00±11.77,分别为左、右耳朵,从基线(图没有显著不同1(一))。我们发现显著差异控制和患者干预前( ,图1(一))。所有患者显示色调阈值优于25 dBHL频率测试,之前和之后的干预措施(见附加的。图2和5。表3个人结果)。

1 (b)显示语音信号阈值(SRT)与耳机为所有组织进行了研究。SRT测量与CG的耳机是正常:dBHL 10.91±7.01, 11.36±7.10 dBHL右耳左耳,分别(图1 (b))。在基线,病人显示SRT的45.71±14.92,46.43±11.67左右耳朵,分别(图1 (b))。这些值显著降低HA使用后右耳和平均36.79±15.14 ( )和38.21±11.03 ( 左耳(图)1 (b))。虽然观察明显改善,SRT戴着耳机还明显不同的控制和患者之间HA使用后,双耳( ,图1 (b))。补充表24展示个人SRT与耳机为所有组织进行了研究。

声波测井PTA和SRT评估的病人只有(图2)。哈使用之前,声波测井PTA阈值平均为33.15±8.48 dBHL(右耳)和32.68±10.29 dBHL(左耳)。HA使用后,声波测井PTA在两只耳朵明显改善( ),达到27.68±5.64 dBHL(右耳)和28.27±7.40 dBHL(左耳)。补充表5显示个人声波测井PTA和补充图3显示了所有频率的声波测井的色调听力测定。

同样,声波测井SRT公顷用于双耳后明显改善( ,图2 (b))。它改变了从24.93±8.36 dBHL(右耳)和25.71±5.50 dBHL(左耳)17.86±8.48 dBHL(右耳)和18.21±4.64 dBHL(左耳HA使用后(图)2 (b))。补充表6显示了单个声波测井SRT的结果。

PTA和SRT功能获得(FG)明显改善HA后使用。PTA-FG明显改善双耳,从33.15±8.48 dB 27.68±5.64 dB(右耳, 从32.68±10.29 dB)和28.27±7.40 dB的左耳。SRT-FG还显示显著改善从23.93±8.36 dB 17.50±9.15 dB ( ,右耳)和从25.71±5.49 dB 18.21±4.64 dB ( 左耳)。

3.2。功能磁共振成像

两个病人(# 5和# 14)必须被排除在进一步的功能磁共振成像分析由于过度运动工件(翻译> 2毫米)的至少一两个交易日,留下12个主题最终的功能磁共振成像数据集。

功能磁共振成像任务设计与听觉和语言接受字段(25,27]。事实上,在对照组,它产生了一个健壮的听觉皮层的激活任务(故事)的对比与基线的颞横回(BA41和BA42)和语言中心包括韦尼克区(BA22)(见附加的。图4和5。表7)。

3控制和显示的功能磁共振成像结果比较(PB)哈使用前病人。统计地图更分散的病人比控制(图3、表12)。我们的研究结果表明,听觉剥夺由减少双边听觉皮层的活动(BA41和BA42)和韦尼克区(图3、表1)。我们还发现大部分的活动增加了额叶和枕叶,包括双边视觉区域(BA17、BA18 BA19)和地区参与多通道集成,比如双边颞上沟(STS),中间的壁内的沟(BA40)、双侧额下回(IFG, BA44 BA45, BA47),和脑岛(BA13)(图3、表2)。


大脑区域 哼哼 集群规模 Talairach坐标 英航

颞中回 l 2403年 −60 (5) −33 (14) 0 (7) 21日,22日,37岁,39岁
颞中回 R 855年 59 (4) −26 (15) −3 (6) 21日,22日,37岁,39岁
颞横回 l 226年 −53 (8) −20 (4) 11 (1) 第四十一条、第四十二条
颞回 l 2893年 −56 (6) −18 (21) 3 (9) 22日,39岁,41岁的42
颞回 R 1255年 54 (6) −12 (19) 0 (8) 22日,39岁,41岁的42
额下回 R 278年 47 (2) 16 (4) 0 (14) 47
额下回 l 107年 −51 (3) 15 (5) 0 (12) 47
额中回 l 223年 −2 (1) −2 (4) 50 (2) 6

哼哼=半球;L =左;R =正确;和英航= Brodmann区域。

大脑区域 哼哼 集群规模 Talairach坐标 英航

楔片 R 601年 14日(5) −78 (6) 11 (4) 17、18
舌回 R 872年 20日(7) −73 (11) −2 (5) 17、18 19
舌回 l 930年 −19 (6) −66 (11) −3 (5) 17、18 19
楔前叶 R 355年 12 (7) −61 (8) 25 (5) 19
楔前叶 l 392年 −13 (11) −59 (8) 29日(7) 19
梭状回 R 489年 33 (7) −60 (12) −12 (3) 19日,37
梭状回 l 770年 −32 (9) −62 (19) −13 (3) 18日,19日,37岁
枕中回 l 565年 −33 (8) −80 (8) 3 (8) 18、19
颞回 l 178年 −45 (5) −43 (13) 19日(8) 13日,22日,41岁的39
颞回 R 152年 43 (7) −52 (5) 20日(3) 13日,22日,39岁
颞下回 l 318年 −53 (5) −38 (27) −10 (9) 19、20
颞中回 l 374年 −49 (10) −45 (25) 2 (11) 19日21
海马旁回 R 1131年 24日(6) −22 (14) −14 (7) 28日,34岁,35岁,36岁,海马,杏仁核
海马旁回 l 1237年 −25 (8) −26 (12) −12 (7) 27日,28日,34岁,35岁,36岁,海马,杏仁核
扣带回 l 1206年 −7 (5) −2 (28) 34 (5) 31日,23日,24日32
扣带回 R 2492年 7 (4) −2 (22) 34 (5) 23日,24日,30、31、32
前扣带 l 482年 −10 (5) 37 (3) 18日(5) 32
前扣带 R 935年 八(5) 35 (9) 15日(7) 24日,32岁的33
后扣带 l 873年 −6 (6) −54 (6) 17日(5) 23日,29、30、31日
后扣带 R 974年 8日(7) −54 (9) 15 (5) 23日,29、30、31日
脑岛 R 616年 37 (4) 4 (18) 12 (6) 13
脑岛 l 1213年 −38 (5) −5 (19) 12 (8) 13
额下回 l 796年 −45 (8) 16 (6) 10 (13) 6、9、10、44、45、46岁,47岁
额中回 l 2596年 −6 (5) 39 (11) 28日(10) 6、8、9、10
额中回 R 2607年 7 (4) 41 (10) 26 (11) 6、8、9、10
额中回 R 242年 38 (7) 23日(20) 27日(12) 6,9,10,46岁
额中回 l 1416年 −37 (8) 26日(20) 29日(14) 6,8,9,10,46岁
额上回 R 882年 11 (6) 53 (5) 29日(5) 8 9 10
额上回 l 1932年 −15 (10) 48 (13) 32 (10) 6、8、9、10
中央前回 l 465年 −44 (5) 2 (6) 32 (11) 4,6,9日,43岁
中央前回 R 497年 45 (6) −7 (7) 34 (9) 4、6
下顶叶 l 467年 −44 (6) −37 (7) 38 (7) 39、40
尾状 l 876年 −14 (7) −6 (16) 16 (6)
尾状 R 938年 18 (6) −11 (17) 17 (6)
丘脑 l 489年 −7 (5) −16 (8) 9 (5)
丘脑 R 1144年 16 (6) −17 (7) 10 (4)

哼哼=半球;L =左;R =正确;和英航= Brodmann区域。

4显示的功能磁共振成像结果的直接比较病人之前(PB)和之后(PA)使用哈。康复与HA铅增加活动的左颞横回(BA40 BA41)、韦尼克区(左BA22),左脑岛(BA13)和左额上回(BA8)(图4、表3)。我们还发现,干预导致活动减少了视觉协会(BA18 BA19)地区,中、高级额叶脑回(BA9, BA10和BA46)、丘脑(图4、表4)。


大脑区域 哼哼 集群规模 Talairach坐标 英航

楔片 l 118年 −12 (2) −76 (2) 32 (1) 18、19
楔前叶 l 156年 −15 (2) −73 (5) 33 (6) 19
额中回 R 260年 43 (3) 37 (5) 17 (2) 10,46岁
额中回 R 89年 6 (2) 47 (1) 28日(2) 9
额上回 R 70年 6 (2) 49 (1) 30 (2) 9
额上回 l 102年 −4 (1) 55 (2) 25 (2) 9
丘脑 R 325年 12 (3) −22日(3) 14 (2) 一个€‰

哼哼=半球;L =左;R =正确;和英航= Brodmann区域。

大脑区域 哼哼 集群规模 Talairach坐标 英航

颞回 l 476年 −51 (5) −1 (10) 1 (4) 21日,22日,41岁
颞横回 l 178年 −42 (4) −23 (2) 12 (1) 40、41
额上回 l 295年 −6 (2) 40 (4) 46 (3) 8
脑岛 l 109年 −39 (4) −23日(7) 12 (4) 13

哼哼=半球;L =左;R =正确;和英航= Brodmann区域。

5功能磁共振成像显示了个体之间的相关性变化 值和SRT的变化。我们观察到显著正相关性双边BA22 ( (左); 右),左BA41 ( ),左BA42 ( ),左脑岛( ),左颞上回( )。

3.3。皮质厚度分析

皮质厚度(CT)不能被估计在两个病人(# 5和# 14)由于过度运动构件的至少一个会话。

6CT显示显著差异之间的控制和患者基线(PB)。干预之前,病人呈现显著增加CT双边前额叶皮层(BA9和BA10),楔前叶/顶叶脑回(BA7)、梭状回(BA37)和右后(BA39)和中央部分(BA21)颞中回(图6、表5)。我们观察到降低CT双边在视觉皮质的一部分(BA17和BA18),脑岛(BA13) supramarginal回(BA40),左优越(BA41)和中间(BA21)颞脑回,对parahippocampus (BA35),后扣带皮层(BA31),屏状核(图6、表6)。


大脑区域 哼哼 Nvox Talairach坐标 英航 PB CG 价值
意思是(SD) 意思是(SD)

内侧眶额回 l 176年 −9.0 37.8 −13.5 10 3.12 (0.36) 2.54 (0.35) 0.001
额中回 l 111年 −21.2 52.3 −9.7 10 2.83 (0.41) 2.45 (0.20) 0.010
额中回 R 226年 38.9 20.0 25.7 9 2.89 (0.22) 2.59 (0.21) 0.005
顶叶脑回 l 209年 −16.6 −70.1 37.3 7 2.35 (0.29) 2.00 (0.30) 0.010
顶叶脑回 R 55 22.6 −53.5 57.5 7 2.28 (0.16) 2.01 (0.28) 0.010
楔前叶 l 58 −7.8 −52.7 37.5 7 2.96 (0.37) 2.50 (0.40) 0.010
楔前叶 R 279年 18.8 −66.1 34.2 7 2.49 (0.29) 2.21 (0.16) 0.010
梭状回 R 626年 40.7 −48.7 −11.0 37 3.28 (0.16) 2.84 (0.25) 0.0002
梭状回 l 127年 −50.9 −58.3 3所示。3 37 3.08 (0.21) 2.59 (0.29) 0.0003
颞中回 R 281年 54.5 −20.4 −18.6 21 3.34 (0.26) 2.95 (0.30) 0.005
颞中回 R 56 49.4 −59.1 7.4 39 3.11 (0.21) 2.73 (0.38) 0.010
嗅回 R 161年 30.2 −3.5 −29.0 36 3.94 (0.50) 3.33 (0.31) 0.003

哼哼=半球;L =左;R =正确;英航= Brodmann区域;Nvox =数量的集群中的体素;SD =标准差;PB =患者HA之前使用;CG =对照组。

大脑区域 哼哼。 Nvox Talairach坐标 英航 PB CG 价值
意思是(SD) 意思是(SD)

脑岛 R 144年 44.5 −35.3 19.9 13 2.54 (0.22) 2.87 (0.21) 0.003
脑岛 l 166年 −34.5 −14.9 13.5 13 2.93 (0.24) 3.35 (0.35) 0.005
Supramarginal回 R 64年 52.6 −39.3 30.6 40 2.66 (0.27) 3.09 (0.37) 0.007
Supramarginal回 l One hundred. −55.8 −29.1 21.9 40 2.76 (0.34) 3.13 (0.29) 0.010
颞回 l 55 −42.6 −28.7 5.0 41 2.71 (0.40) 3.34 (0.61) 0.010
颞中回 l 116年 −58.4 −38.2 −9.3 21 2.92 (0.47) 3.61 (0.33) 0.001
海马旁回 R 336年 23.8 −24.1 −19.0 35 3.06 (0.20) 3.43 (0.30) 0.004
侧枕叶脑回 R 462年 21.5 −89.6 −2.2 17 2.13 (0.29) 2.55 (0.30) 0.004
舌回 R 45 8.7 −69.9 3所示。9 18 2.15 (0.29) 2.55 (0.39) 0.010
枕中回 l 71年 −23.1 −82.8 −6.5 18 2.19 (0.32) 2.69 (0.37) 0.004
后扣带 R 99年 8.4 −34.9 33.0 31日 3.00 (0.42) 3.67 (0.55) 0.006
屏状核 R 187年 35.5 −4.0 −4.6 - - - - - - 3.40 (0.53) 4.16 (0.40) 0.001

哼哼=半球;L =左;R =正确;英航= Brodmann区域;Nvox =数量的集群中的体素;SD =标准差;PB =患者HA之前使用;CG =对照组。

当直接比较病人之前(PB)和(PA)公顷使用后,皮质厚度增加左角回(BA39),位于非常尾的颞上沟,在右顶叶下回/颞上回后部脑岛(BA13)(图7、表7)。之后,我们没有发现显著降低CT领域干预措施相比,患者的基线值。


大脑区域 哼哼 Nvox Talairach坐标 英航 PB 巴勒斯坦权力机构 价值
意思是(SD) 意思是(SD)

顶叶下回/颞上回后部脑岛 R 36 44.7 −44.5 18.8 13 2.57 (0.28) 2.97 (0.29) 0.010
角形脑回 l 31日 −38.6 −58.9 29.9 39 2.73 (0.37) 3.06 (0.29) 0.003

哼哼=半球;L =左;R =正确;英航= Brodmann区域;Nvox =数量的集群中的体素;SD =标准差;PB =患者HA之前使用;PA =患者HA后使用。

4所示。讨论

在这项研究中,我们探讨了听力,解剖,脑功能改变后一年的连续HA postlingual聋患者使用。我们观察到干预后改善听力分数,尤其是语音识别,连同fMRI信号增加初级听觉皮层,韦尼克区和视觉区域。HA使用也导致减少fMRI多通道整合区域的活动,如颞上沟(STS),中间的壁内的沟(IT),和脑岛。我们观察到显著的正相关性的变化之间的语音识别测试和初级听觉皮层的活动增加,韦尼克区,左脑岛,离开了。我们还发现皮质厚度增加HA使用后在左角回(BA39)和正确的后壁/颞交界处,包括后脑岛。

我们的测量纯音平均值(PTA)表明,双耳哈融入个人postlingual感音神经性听力损失持平的恶化周边听证会上,已经观察到在先前的报道28]。在我们的研究中,病人也提高了SRT,戴着耳机和自由场。好了,康复与HA提高语音识别,已经在6到12周的HA使用[29日- - - - - -31日]。我们还观察到增加功能获得(FG),对PTA和SRT测量。总体而言,我们的听力测定的结果表明HA有一个非常显著的优势,使用语音识别任务,虽然外周听觉系统(耳蜗、听神经)可能不会发展HA后使用。

与对照组相比,患者进行更广泛的部分大脑,包括地区额叶、顶叶、枕叶(表12)。HA使用后,活动在额叶和枕叶区域减少,增加听觉皮层,韦尼克区,和地区涉及多通道集成(表4)。

我们的观察是一致的与先前的神经影像学研究,报道auditory-related皮层的活动增加了CI(后13- - - - - -15]。除了听觉系统,我们的研究结果建议增加活动主视觉协会枕区域(表34)。据报道在视觉区域活动增加功能磁共振成像和梅格,患者的听力损失(20.]。之前的功能磁共振成像研究表明,康复与CI增加活动在左边中间occipitotemporal结(BA37和BA19)和后下颞区(BA21和BA37) (15]。此外,视觉皮层植入后不久的活动似乎是相关程度的听觉恢复人工耳蜗植入术后(19),在视觉和功能连通性变化,额皮质颞,对后续的CI的结果有重要影响(32]。

等观察强调多峰性的重要性,人类大脑组织的一个基本方面。事实上,旧观念,感觉输入处理特定和单峰皮质是过时的33]。例如,研究发现在先天失明的主题一直增加初级视觉皮层听觉刺激处理期间的活动(34,35]。此外,一些证据表明,在某些情况下和特定的视觉任务,听力障碍导致先天性耳聋后增加了视觉能力(36]。在我们的研究中,我们观察到增强fMRI激活纹状皮层(BA17)和外纹视觉区域(BA18和BA19),前康复。增加招聘的听力受损的人的视觉系统对听觉刺激据报道在以前的宠物研究[37,38]。这样的结果已经被解释为由于需求增加视觉线索在语音处理患者听力赤字(38]。可能是由于需求减少,HA使用减少活动在二级和关联的视觉区域(BA18和BA19)。

的额叶区域活动增加可能反映了努力,增加内部言语与语言产生,和/或增加视听(AV)合作。事实上,一年的使用后,我们观察到显著增加两国听觉皮层活动。此外,我们发现增加活动韦尼克区(BA22)(表4在视觉区域)和减少活动,如BA18和BA19(表3)。在一起,这些结果可能显示不同的平衡在AV互动,复活的听觉语言领域和更左单侧性的网络,即。后,生理语音处理,不要求使用。最近的研究表明,听力损失影响视听语音处理伴随着改变了大脑额叶区域的活动,由听力损失的程度[调制39]。

临床观察证明了听力障碍在更高的认知过程的影响2),可以至少部分地恢复了听觉康复。例如,它已经被观察到显著改善儿童学习和演讲的CI(后15]。有趣的是,我们观察到显著的个人fMRI信号之间的相关性变化听觉(BA41和BA41)和韦尼克氏区域(BA22)和个人SRT的变化。这一发现链接,据我们所知第一次临床证据后听力损失患者的语言能力改善的听觉康复与声放大。

我们的结果也显示增加招聘的大脑区域参与了多通道集成HA使用后,观察颞上沟的fMRI活动增加(STS),中间的壁内的沟(BA40)的额下回(IFG, BA44、BA45 BA47),和脑岛(BA13)。公顷可能使用改进的质量信息提供的听觉系统语音集成中心,改变视觉和听觉输入之间的平衡。事实上,多种感觉的集成的过程显然是基于重估计每个知觉的输入,进而取决于每个模式中包含的信息的可靠性(40]。进一步支持这一假说的个体之间显著正相关发现fMRI信号变化的左脑岛和左STG与个别SRT的变化,这样SRT进步越大,fMRI信号变化就越大。

我们的研究的目的是不限于调查功能重组由于HA使用,但它也探索神经解剖学的变化。哈使用之前,皮质厚度(CT)减少视觉皮层(BA17和BA18),初级听觉皮层(BA41)和多通道皮层(BA13和BA40)和增加CT发现关联躯体感觉皮质(BA7),前额叶皮层(BA9和BA10),中间暂时/梭状回(BA37)。只有少数研究使用核磁共振成像技术来研究神经解剖学的变化由于听觉剥夺,而结果是不一致的。一个开创性的研究使用分布形态测量学(VBM)极度失聪的人确实能够主题和识别显著缩小体积只有左后STG [41]。在最近的一项研究中,VBM和CT分析应用于评估个人深刻的感音神经性听力损失(42]。没有患者组的大脑结构提出了增加体积或CT,但初级视觉皮质厚度的区域(BA17)的病人明显小于对照组(42]。在另一项研究中,CT研究青少年prelingual耳聋和显著CT差异被发现在合适的枕中回,楔前叶,离开回腹直肌,左后扣带回(43,44]。

HA使用后,我们的研究结果表明增加CT尾STS年底,包括左角回(BA39)和顶叶下回/颞上回后部脑岛(BA13)。所有这些地区都是相关的多峰性,它很容易把这些功能的解剖学变化通过功能磁共振成像检测。虽然有证据支撑功能和解剖学变化之间的可能联系MRI观察到,这仍然是一个有争议的问题45]。的确,在某些脑区,观察到的fMRI活动增加与减少CT,例如BA17 HA之前使用。另一方面,感官集成领域,如左脑岛,显示增加CT和核磁共振成像活动增加HA后使用。

本研究有很多值得一提的警告和限制。首先,样本容量仅限于12名患者在最后的功能和解剖数据集。第二,缺乏对照组(病人没有干预),患者将放在等待名单后续干预。然而,这1年纵向研究阻碍设计的本质。audiologic评估期间,nontested耳朵不是蒙面或插入。因此,特别是轻度HL的情况下,我们可能会观察到一个累加效应哈耳和non-HA耳朵,和观察到的听力变化可能是偏见的协议我们使用。给出了同样的故事在fMRI会话(HA使用之前和之后),因此,我们的功能磁共振成像结果易受习惯化。我们使用一个固定后果模型的功能磁共振成像分析,这限制了我们人口研究的结论。我们没有重新测试后对照组一年。

据我们所知,这是第一个研究旨在调查听力和神经影像学变化引起的HA在患者长期使用听觉剥夺。听力测定的观察被神经影像补充调查,功能和解剖大脑皮层厚度,帮助理解听力康复背后的神经生理学机制。此外,个人之间的相关性发现fMRI和SRT的角度进一步铺平道路使用功能神经影像学临床听力学的工具。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作得到了圣保罗研究基金会(FAPESP)必须占州政府,巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)和斗篷,从教育部基础,巴西。感谢将桑德拉Moroti MRI扫描,Elson罗德里格斯博士帮助病人筛查和诊断听力损失类型,和病人。

补充材料

补充图1:纯音测听为每个频率测试耳机在对照组。补充图2:纯音测听为每个频率与耳机测试组患者(PA)之前(PB)和之后使用。补充图3:为每个频率纯音测听在自由场测试,对病人前(PB)和(PA)后使用。补充图4:功能磁共振成像的统计地图对照组。补充表1:临床和患者的听力测定的信息。补充表2:个人PTA和SRT对照组(CG)的耳机。补充表3:个人PTA耳机患者(PA)公顷之前(PB)和之后使用。补充表4:个人SRT的耳机组患者(PA)之前(PB)和之后使用。补充表5:个人自由场的PTA组患者(PA)之前(PB)和之后使用。补充表6:个人在自由场SRT病人前(PB)和(PA)后使用。 Supplementary Table 7: statistically significant fMRI response in the control group.(补充材料)

引用

  1. c·d·Mulrow m . r . Tuley, c . Aguilar”持续助听器的好处,”临床研究39卷,A593-A593, 1991页。视图:谷歌学术搜索
  2. m . k . Pichora-Fuller g·辛格,“年龄对听觉和认知加工的影响:对助听器选配和audiologic康复的影响,“放大的趋势,10卷,不。1,-,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. a . y . Choi h . j .垫片s h·李,s . w . Yoon和e . j . Joo)”与听力障碍改善认知功能的成年人使用助听器吗?”临床与实验耳鼻喉科学,4卷,不。2、72 - 76年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. r·拉詹·d·r·f·欧文l . z明智和p .嗨,“单边效应部分耳蜗病变在成年猫表示的损伤和unlesioned耳蜗的初级听觉皮层,“《比较神经学》杂志上,卷338,不。1,17-49,1993页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. m . k . Schwaber, p . e . Garraghty和j . h .成熟”成年灵长类动物的听觉皮层的神经可塑性耳蜗听力损失后,“美国耳科学杂志》上,14卷,不。3、252 - 258年,1993页。视图:谷歌学术搜索
  6. j . f . Willott l . m . Aitkin, s . l .麦克费登“可塑性与成人感音神经性听力损失相关的听觉皮层C57BL / 6 j小鼠,”《比较神经学》杂志上,卷329,不。3、402 - 411年,1993页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. 瑞尔斯和e·鲁贝尔“头发在成人声创伤后细胞再生Coturnix鹌鹑。”科学,卷240,不。4860年,第1776 - 1774页,1988年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. y涌、k·e·汉考克美国南,和b . Delgutte”编码的电脉冲列车通过人工耳蜗听觉中脑的醒着的兔子:与麻醉准备,”《神经科学杂志》上,34卷,不。1,第231 - 218页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. j·b·法伦·d·r·f·欧文和r·k·谢泼德,“人工耳蜗使用以下新生儿耳聋影响cochleotopic组织初级听觉皮层的猫,”比较神经病学杂志》,卷512,不。1,第114 - 101页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. e . Amaro s c·r·威廉姆斯,s . s . Shergill et al .,“噪声和功能性磁共振成像:当前策略和未来的前景,”磁共振成像杂志》上,16卷,不。5,497 - 510年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. d . Bilecen e . Seifritz e·w·拉et al .,“大脑皮层重组后急性单侧听力损失追踪通过功能磁共振成像,”神经学,54卷,不。3、765 - 767年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. d . s . Lazard h·j·李,e . Truy和a·l·吉拉德都“双边重组后颞皮层post-lingual耳聋及其与人工耳蜗的关系结果,“人类大脑图谱,34卷,不。5,1208 - 1219年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. j·s·李,李d s, s h .哦,et al .,“宠物postlingual耳聋成人听觉皮层神经可塑性的证据,”《核医学杂志》上,44卷,不。9日,第1439 - 1435页,2003年。视图:谷歌学术搜索
  14. j·h·j·h·黄c . w . Wu Chen和t·c·刘,“长期放大后的听觉皮层激活的变化:一个功能磁共振成像研究,“Acta Oto-Laryngologica,卷126,不。12日,第1280 - 1275页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. h·e·康d . s . Lee Kang et al .,”与语言学习相关的神经变化聋儿人工耳蜗植入后,“科学杂志,22卷,不。3、1173 - 1181年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  16. a . l . Giraud c . j .价格,j·m·格雷厄姆和r . s . j . Frackowiak”功能的可塑性与语言的大脑区域人工耳蜗植入后,“大脑,卷124,不。7,1307 - 1316年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. j .胭脂s Lagleyre j . f . Demonet b . Fraysse o . Deguine和p·巴龙”进化的交叉重组声音地区cochlear-implanted聋患者,”人类大脑图谱,33卷,不。8,1929 - 1940年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. g·a·卡尔弗特,r·坎贝尔和m·j·布拉姆”证据从交叉结合的功能性磁共振成像在人类heteromodal皮层,“当代生物学,10卷,不。11日,第657 - 649页,2000年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  19. k . Strelnikov j .胭脂j . f . Demonet et al .,“视觉活动预测听觉康复耳聋成人人工耳蜗植入后,“大脑,卷136,不。12日,第3695 - 3682页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  20. y . t . Zhang, z . j .耿问:张先生,w·李和j .张“听觉皮层反应诱发的纯色调在健康和感音神经性听力损失科目:功能磁共振成像和脑磁图描记术,”中国医学杂志,卷119,不。18日,第1554 - 1548页,2006年。视图:谷歌学术搜索
  21. h·戴维斯和s·r·西尔弗曼耳聋和听力霍尔特,莱因哈特&温斯顿加拿大有限公司,1970。
  22. a . w . Bronkhorst和r . Plomp“双耳语音清晰度在噪音对听力受损的听众,”《美国声学学会杂志》上,卷86,不。4、1374 - 1383年,1989页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. d·p·帕斯科”,频率响应的助听器及其对听力受损的主体的言语知觉的影响,“《耳鼻咽喉科学纪事》上。&喉科学卷。84年,补充,不。5、有些人,1975页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. d . Araujo d . b . De Araujo o . m . Pontes-Neto et al .,“语言和运动f核磁共振在polymicrogyric皮层激活。”Epilepsia卷,47号3、589 - 592年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  25. c . a . Estombelo-Montesco m . Sturzbecher Jr ., a·k·d·巴罗斯和d . b . de Araujo”检测听觉皮层活动的功能磁共振成像使用独立成分分析”实验医学和生物学的发展卷,657年,页135 - 145,施普林格,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. b·费施尔塞里诺,和a . m . Dale,“基于地表的分析:皮质II:通货膨胀,压扁,和地基坐标系统”科学杂志,9卷,不。2、195 - 207年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. m . j . Sturzbecher w·泰德斯b . c . t .油画o . Baffa美国p c .七巧板和d . b . de Araujo”Non-extensive熵和大胆的空间信息的提取与事件相关功能磁共振成像,”物理学在医学和生物学,54卷,不。1,第174 - 161页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. r·m·赫尔利”出现听觉剥夺。”美国听力学学会杂志》上,10卷,不。10日,529 - 534年,1999页。视图:谷歌学术搜索
  29. 公元前j·摩尔,j . i阿尔坎塔拉和j .婚姻”的比较三个程序的初始拟合压缩助听器。有经验的用户,安装双边。”英国《听力学,35卷,不。6,339 - 353年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. g·h·桑德斯和j·m·凯特“语音清晰度增强使用助听器数组处理,”《美国声学学会杂志》上,卷102,不。3、1827 - 1837年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  31. t . Wittkop和诉Hohmann Strategy-selective降噪双耳数字助听器。”言语交际,39卷,不。1 - 2、111 - 138年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. d . s . Lazard和a·l·吉拉德都快语音处理在成年聋人和右枕颞耦合信号差人工耳蜗的结果,“自然通讯第14872条,卷。8日,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  33. a Ghazanfar和c·施罗德”,是大脑皮层本质上多种感觉的?”认知科学趋势,10卷,不。6,278 - 285年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. l . b . Merabet和a·帕斯卡-神经重组后感觉失:变化的机会,“神经系统科学自然评论,11卷,不。1,44-52,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. o . Collignon范德维尔·g·p·沃斯et al .,“auditory-spatial处理功能专门化的枕叶皮质区先天失明的人,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷108,不。11日,第4440 - 4435页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  36. d . Bavelier m . w . g .染料和p·c·豪泽,“聋个人更好的看到什么?”认知科学趋势,10卷,不。11日,第518 - 512页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  37. a . l . Giraud c . j .价格,j·m·格雷厄姆·e . Truy和r . s . j . Frackowiak“人工耳蜗植入术后跨通道可塑性支撑语言恢复。”神经元,30卷,不。3、657 - 664年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. a和e . l . Giraud Truy”,言语理解视觉区域的贡献:一个宠物研究耳蜗植入患者和听力正常话题,“这项研究,40卷,不。9日,第1569 - 1562页,2002年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. Rosemann和c·m·泰尔”视听语音处理在老年性听力损失:强大的集成和额叶增加招聘、”科学杂志卷,175年,第437 - 425页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. n·w·罗奇,j .苍鹭和p . v . McGraw”解决多种感觉的冲突:一个战略平衡视听一体化的成本和收益,”《皇家学会学报B:生物科学,卷273,不。1598年,第2168 - 2159页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  41. d . k .柴田则“大脑结构的差异在失聪的人先生成像研究分布形态测量学,”美国神经放射学杂志》,28卷,不。2、243 - 249年,2007页。视图:谷歌学术搜索
  42. j·w·j . Li Li西安et al .,“皮质厚度分析和优化分布形态测量学在儿童和青少年prelingually深刻的感音神经性听力损失,”大脑研究卷。1430年,35-42,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  43. j·j·w . Li Li西安et al .,“改变青少年的灰质不对称prelingual耳聋:联合VBM和皮质厚度分析,“恢复神经病学和神经科学没有,卷。31日。1,1卷,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. m·杨·h·j·陈,b .刘et al .,“大脑结构和功能变化在单侧听力损失患者,”听力的研究卷。316年,37-43,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  45. m . p .危害j·g . Csernansky l . Wang和d . m . Barch”结构与工作记忆的关系活动与海马和前额叶皮层卷,“大脑结构和功能,卷218,不。1,第186 - 173页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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