[学术前沿第6期]左耳与右耳"不一样“ 301医院余新光团队在"Neuroscience“发文揭示大脑处理听觉信息偏侧化特征

神外前沿编者按：解放军总医院神经外科近年来借助静息态脑功能影像等新的技术手段，在科研上重点研究记忆、情感、语言等大脑高级认知功能，已经在精准记忆环路重建、高级脑功能保护等多个领域取得可喜进展。近日，该团队对听力的研究，揭示了大脑处理听觉信息具有偏侧化的特征，为治疗听力障碍疾病相关的认知功能下降提供新的视角。

神外前沿讯，2017年12月，解放军总医院神经外科余新光团队在神经科学领域的经典SCI杂志《Neuroscience》上在线发表了“Monaural-driven Functional Changes Within and Beyond the Auditory Cortical Network: Evidence from Long-term Unilateral Hearing Impairment”的研究论文。研究分析了长期单耳听力患者的大脑听觉网络在大脑半球间和半球内功能连接的变化，从脑网络层面探索大脑处理听觉信息的偏侧化模式。

双耳听力可以使人类在环境中定位事物，从而能与环境互动并做出决定。在这个过程中，从左耳或右耳输入的听觉信息在大脑中加工和理解的模式是否一样？

在解剖上，大部分听觉上行传导纤维在形成外侧丘系后交叉至对侧，从而将一侧输入的听觉信息主要传导到对侧听觉皮层进行处理。由于大脑左右半球在功能上具有偏侧化的工作模式，如语言主要在左侧大脑内进行处理，而音调信息主要在右侧大脑内进行处理。因此，经左耳与右耳传入的听觉信息在大脑中的处理模式可能有所不同。

最近，静息态的脑功能影像能够检测出大脑的听觉网络及其他高级认知网络（如默认网络、执行控制网络、凸显网络等）的功能连接模式，能从脑网络的角度理解大脑的工作机制。然而，在通过不同侧别单耳输入听觉信息时，大脑处理听觉信息的模式在脑功能网络层面的共性以及差异目前仍然不清楚。

在该项工作中，研究者采集38例由于听神经瘤导致长期单耳听力的患者（17例左侧和21例右侧）及21例性别、年龄匹配的正常受试的静息态功能磁共振及纯音测听、言语识别率数据。

图1. A、B、C分别为左耳听力、右耳听力被试和正常被试的半球间等位区域的功能连接强度图。

首先采用基于体素镜像同伦连接(voxel-mirrored homotopic connectivity, VMHC)的方法分析长期单耳听力被试的左右大脑半球间等位区域的功能连接模式（图1）。

图2. 和正常双耳听力被试相比，右耳听力被试在听力网络内的半球间功能连接明显增强。

统计分析发现长期靠右耳听力的被试在听觉网络内的半球间连接明显增强，并与听力阈值呈显著相关；而长期左耳听力的被试的半球间功能连接和正常双耳听力受试组未发现统计显著差异（图2）。这说明长期经右耳输入听觉信息时，大脑可能“代偿性”地增强双侧听觉皮层之间信息交互作用，而靠左耳听力被试的大脑未出现这种代偿模式。

图3. 根据细胞构筑将听觉皮层细分为4个亚区(Te3.0,Te1.2,Te1.0, Te1.1)，以每个亚区作为种子点做全脑功能连接分析判断不同亚区的功能连接情况及其在单耳听力被试组和正常被试组间的差异。48 31009 48 14941 0 0 3682 0 0:00:08 0:00:04 0:00:04 3681>

进一步，在细胞构筑水平上，听觉系统可以根据细胞构筑差异细分为4个亚区(Te3.0,Te1.2, Te1.0, Te1.1)，研究者以每个亚区作为种子点做全脑功能连接分析判断不同亚区的功能连接模式及其在单耳听力组和正常受试组间的差异。发现四个听力相关大脑亚区在组间分别与感知觉网络（视觉和感觉运动网络）及高级认知网络（默认网络和腹侧注意网络）间的连接存在差异（图3）。这提示长期单耳听力后，脑功能的改变不仅局限于听觉网络内，听觉网络和其他脑网络之间的功能连接也发生了改变；这种改变模式和听觉皮层的不同亚区及听力的侧别有关。

图4. 单耳听力被试在听觉网络内和网络间的功能连接变化的模式图。实线为功能连接增加，虚线为功能连接下降。AN，听觉网络（ROI1-4为听觉皮层的4个亚区）；DMN，默认网络；SMN，感觉运动网络；VAN，腹侧注意网络；VN，视觉网络。

该研究采用神经影像脑网络分析技术和神经外科听神经瘤疾病模型，探索长期单耳听力被试的脑功能连接改变的模式（图4），为揭示大脑处理听觉信息具有偏侧化的特征提供了重要证据；同时，大脑网络间功能连接的改变可能是是双耳听力障碍后听觉相关认知功能下降的神经机制，了解这些大脑改变和听力障碍的关系，为治疗听力障碍疾病相关的认知功能下降提供新的视角。

该研究论文的第一作者为解放军总医院神经外科博士生张艳阳，通讯作者为解放军总医院神经外科主任余新光教授。

该研究团队认为：“大脑是一个非常复杂的系统，我们对它的了解还很少。现阶段，我们以肿瘤、疼痛等神经外科相关的脑疾病为模型，利用神经影像和电生理技术，从脑网络的角度，探究病理状态下大脑的代偿和失代偿机制。这可能也是神经外科医生积极参与脑计划的一个方向。”

该团队已在《Neurosci. Lett》、《Brain and Behavior》、《World Neurosurgery》等发表听力相关脑功能研究SCI论文。

论文全文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306452217308874/pdfft?md5=6a6c14bce620c26a29d35181a6217125&pid=1-s2.0-S0306452217308874-main.pdf

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