人声源定位的原理与能力评估方法(2)

图4“混淆椎体”效应示意图 　　在耳间连线为轴的椎体面上, 如A”和A处、B”和B处声源具有同样的ITD及ILD, 此时, 中枢无法分辨B”与B, 即出现了混淆, 此时需要SSC信号的辅助 
图5 耳廓反射产生的波谱信号示意图 　　在声源由下 (-45°) 向上 (+45°) 变化时, 实际波谱的中央切迹 (箭头所指) 由低频向高频迁移, 这一特征性的波谱为中枢提供垂直方位角定位信息 　　2、声源定位的中枢编码机制 　　声源定位信号的编码过程在分离的脑干核内, ITD的编码在上橄榄内侧核 (medial superior olive, MSO) , ILD的编码在上橄榄外侧核 (lateral superior olive, LSO) , 波谱特征的编码在耳蜗背核。哺乳动物主要通过ILD和ITD定位水平方位角声源位置, 在各级听觉中枢几乎均存在对ILD和ITD敏感的神经元。两耳信号整合在脑干听觉核团的三个水平几乎同时进行, 第一是上橄榄复合体 (superior olivary complex, SOC) , 第二是外侧丘系核 (nucleus of the lateral lemniscus, NLL) , 第三是下丘 (inferior colliculus, IC) 。斜方体外侧核 (lateral nucleus of the trapezoid body, LNTB) 和斜方体内侧核 (medial nucleus of the trapezoid body, MNTB) 为参与声源定位的主要听觉中继核, 接受耳蜗球形细胞的兴奋性传入, 中继后主要投射到MSO和LSO。LSO直接接受同侧耳蜗核的谷氨酸能神经纤维的兴奋性传入, 而对侧耳蜗核的谷氨酸能兴奋性传入先传入与LSO同侧的MNTB, 经过MNTB中继后转换为甘氨酸能抑制性传入, 再传至LSO[14], LSO通过整合两侧的传入编码ILD (图6) ;这些传入在LSO单个细胞上依据音频定位精确汇集, 使LSO神经元以频率特异的方式提取ILD。 
图6 LSO神经元对两耳信号的整合 　　绿色箭头表示兴奋性传入, 红色箭头表示抑制性传入, 右侧通路的信息传递为实箭头, 左侧信息传递以虚箭头表示;Glu为谷氨酸, Gly为甘氨酸 　　同侧耳蜗神经 (cochlear nucleus, CN) -LSO为兴奋性谷氨酸能突触, 对侧CN-同侧MNTB为兴奋性谷氨酸 (Glu) 能突触, MNTB-LSO为抑制性甘氨酸 (Gly) 能突触。LSO通过接受同侧CN传来的兴奋性谷氨酸传入和同侧MNTB传来的抑制性甘氨酸传入, 整合两耳强度信号。ILD的两耳整合过程可以看作是一个简单的比较计算机制, 是一个相对简单的减法过程 (图7) , 并形成LSO神经元对ILD敏感性的函数曲线, 这个函数曲线大体呈S型 (图8) 。如果声音来自对侧耳, 那么对侧耳感受的强度就大 (对侧CN传入经MNTB换能后为抑制信号) , 此时, LSO神经元被抑制;如果声音来自同侧, 同侧耳感受的强度大 (同侧CN到LSO为兴奋性传入) , 此时, LSO神经元被兴奋。在生理范围内, 不同的ILD对应不同的LSO放电率[9]。 
图7 兴奋性 (绿色) 和抑制 (红色) 传入在LSO神经元 (橙色) 的分布示意图 　　LSO所示为主细胞的细胞体和树突区域 
图8 一个典型的LSO神经元编码ILD的S形函数曲线 　　MSO是哺乳动物ITD编码的主要位置, MSO接受传入信息的途径比LSO多, 目前知道有四条传入途径参与ITD的编码, 其中兴奋性传入有两条, MSO同时接受两侧耳蜗腹核 (ventral cochlear nuclei, VCN) 的兴奋性传入 (谷氨酸能递质) 。VCN的球状丛细胞 (spherical bushy cells, SBCs) 兴奋性传入投射到MSO双极细胞, 这一传入具有极高的锁相能力和时间精确性;同时, 来自同侧SBCs的传入与MSO外侧的树突构成突触, 而来自对侧SBCs的传入与MSO内侧的树突构成突触, 这样的排布能够提高两耳重合探测。MSO的主要抑制性传入途径有两个, 均由甘氨酸能递质介导, 分别来自同侧LNTB和MNTB, 其中同侧MNTB传入为主, MNTB的抑制性传入受对侧VCN的球状丛细胞 (globular bushy cells, GBCs) 兴奋性传入支配。MSO另一个抑制性传入的来源是同侧的LNTB, LNTB的抑制性传入受同侧VCN的GBC兴奋性传入的支配 (图9) ;同侧VCN-同侧LNTB具有特征性的endbulbs of Held突触, 而同侧VCN-对侧MNTB的通路中, MNTB具有Calyx of Held突触, 在听觉脑干中Calyx of Held轴突直径最大, 接受来自VCN的GBC传来的兴奋性信号。上述两条抑制性通路的解剖结构均与其时间精确的抑制能力相一致, 使得这一传递对纯音具有高保真的锁相及极为精确的时间编码。但是, 目前仍然有诸多问题未能明确, 如MSO神经元是如何利用四个传入的信息来精确的编码ITD。 　　整体上ITD的编码也是依据MSO神经元的放电率。MSO神经元最大放电的出现需要具备几个条件:首先是频率, MSO神经元按照频率进行拓扑排列, 单个MSO神经元对不同频率的纯音放电率不同, 而能引起MSO神经元最大放电的频率就是该神经元的特征频率 (characteristic frequency, CF) 或最佳频率 (best frequency, BF) ;其次是重合探测, 每一个频率带的MSO神经元具有不同的ITD敏感性, 当两耳刺激传入因锁相而重合时, MSO神经元出现最大电位。MSO调谐ITD神经元在声源的对侧半球, 同侧声源刺激较对侧刺激需相对较长的时间 (内部延迟) 补偿外部延迟, 最后两侧刺激同时到达特征频率带中对某ITD敏感的MSO神经元, 导致该MSO神经元出现最大兴奋 (图10) 。内部延迟是如何实现的, 尚存在争议[10]。 
图9 MSO神经元对两耳信号的整合 　　绿色箭头表示兴奋性传入, 红色箭头表示抑制性传入, 右侧通路的信息传递为实箭头, 左侧信息传递以虚箭头表示。Glu为谷氨酸;Gly为甘氨酸MSO可整合两侧耳蜗核传来的兴奋性传入和同侧LNTB和MNTB的抑制性传入。LNTB由同侧耳蜗核兴奋性谷氨酸传入激活, MNTB由对侧耳蜗核兴奋性谷氨酸传入激活;因此, MSO的ITD编码的四条传入通路为:兴奋性传入:同侧CN-同侧MSO;对侧CN-同侧MSO;抑制性传入:同侧CN-同侧LNTB (换能后) -同侧MSO;对侧CN-同侧MNTB (换能后) -同侧MSO。 
图10 MSO编码ITD的示意图 　　MSO神经元按照特征频率排布, 不同神经元对应不同频率带区的不同ITD;两耳传入的频率相同的纯音会在对应频带内相遇;由于两耳传入之间具有时间差 (外部ITD) , 这一时间差在编码对应ITD的MSO神经元时会因为内部延迟被弥补或抵消, 使得此MSO神经元出现最大兴奋, 以此来编码ITD。CF:特征频率 　　3、人声源定位能力的评估方法 　　3.1、人声源定位能力的问卷与量表评估 　　人声源定位能力的评估主要包括听觉量表评估以及声源定位能力的行为学测试。目前与声源定位有关的量表包括:空间听觉问卷 (spatial hearing questionnaire, SHQ) [15]及言语、空间听觉和生活质量量表 (the speech, spatial and qualities of hearing scale, SSQ) [16]。声源定位量表评估虽然属于患者主观性的自我评价, 却有行为学测试不能替代的重要作用, 首先, SHQ和SSQ是真实声环境下多种定位信号的总体反应, 是中枢对各个信号整体加权后定位能力的整体表现, 整体上会与行为学评估结果一致, 但也可能会出现明显的差异[17];其次, 行为学测试获取的定位能力往往是对单独信号定位能力的表现, 这一定位表现有时可能并不理想, 但是整体加权计算后中枢可能会具有较好的定位能力;此外, 问卷评估的优势在于不需要严格的测试条件, 这为其应用提供了方便。目前SHQ和SSQ可以方便、可靠和有效地评估患者声源定位情况, 已经广泛应用于不同辅听条件下声源定位能力的评估, 但是目前尚缺乏汉化的或者中文版相关量表。 　　3.2、人声源定位能力的行为学测试 　　3.2.1、声源定位能力的行为学评估总体原则 　　首先, 声源在空间中的位置是 …… 此处隐藏：7480字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……