听觉中枢的可塑性

（一）听觉中枢的可塑性

许多现象都表明，听觉中枢可能存在可塑性（plasticity），即频率重组（reorganization）。过去双侧听觉障碍患者常规单耳配戴助听器，经过一段时间后，未配戴耳往往比配戴耳的言语识别率低，这与国人观察到的单侧耳聋患者配戴助听器后，对侧耳（健耳）DPOAE幅度升高的现象似乎有些不谋而合。前者结果提示双侧耳聋必须双侧配戴助听器；而后者提示，单耳聋也须配戴助听器。但在另一些试验中，一侧耳长时间配戴助听器后，配戴耳在高声强（＞75dB SPL）时，在噪声环境中的言语识别率要好于未配戴耳，这可能是配戴耳对强度敏感性增加的结果。这些现象似乎都证明了听觉中枢存在可塑性。

在研究不同感觉皮质可塑性时，发现视力丧失者的听觉较常人敏感，而听功能丧失者的视觉较常人敏感。且有调查表明后天性（十几岁以后）失明者的听力并不像前述那样敏感，只有先天性视力丧失者听觉较常人敏感。更支持这种假说的是：人们利用功能磁共振成像检查发现，音乐指挥家的听皮质对钢琴音的反应区域显著大于一般人，且开始学习音乐的年龄越小，此听皮质反应区域越大。这些现象均提示声学环境以及学习获得与中枢可塑性密切相关。

真正对中枢可塑性的研究，是始于听觉中枢神经元特征频率（characteristic frequency，CF）建立和在皮质音频排列定位以后（图2－19）。后者的变化可作为中枢可塑性的最有效和最可靠的检测指标。不少研究表明，耳蜗的形态和功能改变，会导致听觉中枢系统结构和功能的变化，其典型变化就是听觉中枢音频定位图的重组，因此有作者又将可塑性称之为频率重组。

图2－19　听皮质表面的声音频率投射图（猫）

数字表示该区细胞反应的最优频率（kHz）；左下角照片示记录电极所在位置（自梁之安）

当选择性破坏耳蜗基膜某一频段（如2kHz）毛细胞后，相对应的听皮质2kHz特征性频率敏感区暂时受到抑制（即反应阈提高），但相隔相当长的时间后，2kHz处以外的其他CF区逐渐对2kHz声音有了反应，这可能是听觉中枢音频定位图的重组。但又有实验表明，鼬鼠耳蜗急性切除后24h产生未受损耳蜗侧的皮质。神经元平均阈值降低和自发放电率升高，说明听觉系统可兴奋性变化在很短的时间内出现。但耳蜗切除后，随存活时间的延长，同侧耳兴奋的部位越来越多。神经元反应阈值也越来越低。耳蜗切除的动物可作为先天性耳聋的模型。上述试验结果提示，电子耳蜗置入年龄的选择和蜗性聋的持续时间，对电子耳蜗置入效果至关重要。用PET观察听皮质糖代谢区，发现年龄小的患儿颞叶皮质中存在较宽的摄取降低区，随着年龄的增长，上述区域逐渐缩小，提示先天性蜗性聋患儿电子耳蜗置入越早越好。可以用PET检测颞叶低糖代谢区的大小作为选择电子耳蜗植入候选者及置入后效果评估的指标。如果在置入人工耳蜗前，从皮质显示的新陈代谢处于正常水平的话，表明由于神经系统的重组，听觉区域已由非听觉突触占据，人工耳蜗置入后效果可能不佳。用耳毒性抗生素诱发高频听力损失后，存活12个月的成年猫听区皮质发生了广泛重组。在正常非损伤时猫的高频可兴奋的区域被相邻低频区所代替。

对于高频听力丧失的重度感音神经性聋患者，配戴数字移频助听器并经过语训可明显提高语言理解能力。相对于传统助听器，数字移频助听器将患者无法听到的高频区声信号按比例压缩到低频区域，并保持声音的波形特点。初配助听器的患者对移频后的声音并不能掌握，但经过一段时间的语训后，患者对语言的理解能力显著提高，在此过程中，听觉中枢的重组可能发挥了重要的作用。

（二）听觉中枢可塑性神经机制

1.侧抑制效应　在正常情况下，耳蜗基膜上不同频率部位的传入冲动及听觉中枢各级平面的不同频率感受区域都存在内在的抑制作用，即侧抑制。

（1）感受细胞间的侧抑制（当某一感受细胞兴奋时，同时对相邻的细胞产生抑制）：当基膜某个最佳频率部位被破坏后，该区域的感觉细胞的电生理活动发生障碍，相应的传导束无兴奋性活动传入，但同时减弱了对邻近部位的传入冲动的抑制，其相应的听觉中枢的音频感受区的细胞活动性增强，取代损害部位的细胞而执行功能。

（2）突触侧抑制效应（synapse effectiveness），被损害区域的神经元与邻近区域的神经元间的被抑制的突触活性增强；在两个邻近区域之间形成新的突触。

（3）邻近区域的听觉神经元的树突与来自丘脑皮质终支形成的突触的活性增强。

2.下行通路调控

（1）近年来一些研究认为在听觉中枢信号传递通路中，最为有效的抑制性神经递质之一是γ－氨基丁酸（GABA）。在下丘（inferior colliculus，IC）已观察到GABA阳性的神经元，耳蜗损伤后螺旋神经元释放的GABA减少，因而造成GABA抑制性作用的下降可能是造成IC活动过强的原因。Milbrandt等应用免疫组织化学方法检测了耳蜗神经元内谷氨酸脱羧酶（GAD，GABA复合物中的一种酶）的水平，结果显示噪声性耳蜗损伤后，GAD急剧下降。另外，Salvi等利用荷包牡丹碱可与GABA结合的特性，将其注入正常动物的大脑听皮质（acoustic cortex，AC），以期阻断GABA介导的抑制，结果显示AC活动亢进；而当荷包牡丹碱注入IHC受损的灰鼠大脑AC，它对AC的局域电位几乎没有影响，证实GABA抑制性作用的消失可能是继IHC破坏后大脑皮质反应增强的原因。

（2）有作者研究了经典条件反射对大棕蝠下丘神经元CF的影响。结果表明训练后下丘神经元的CF移向条件刺激纯音的频率。这一变化与皮质刺激引起的变化相一致。当用GABA的竞争性拮抗剂阻断听觉皮质及皮质下行系统后再行条件反射训练，则观察不到上述CF漂移现象，而若在动物形成条件反射后再阻断听觉皮质及皮质下行系统的电活动，则不影响上述可塑性变化的产生与维持。这些实验更直观地证明了皮质下行调控在学习诱导的中枢听觉系统可塑性变化中起着重要的作用。

3.分子生物学机制　有研究表明，在大鼠耳蜗内使用电刺激时，听觉系统接受的是一种不被识别的单音调的刺激，但2h后，神经元通过改变基因表达模式而对这个全新的听觉经验发生反应，称即时基因反应。

依赖于耳蜗受刺激的部位，腹侧耳蜗核的腹侧或背侧部分神经元以耳蜗音位方式（cochleotopic manner）出现反应。这同样可见于橄榄复合体和下丘。可以推测，即时基因反应的早期产物作为一种转录因素（transcription factors），之后进一步激发了大量的基因表达。同时存在细胞内信号的大量交换，包括中枢神经元网络的再构建。其中一个基因c－fos的下游产物是GAP－43，后者出现于听力损伤数天或数周后，而非数小时后，这显示了后续突触水平的可塑性调整。

（郑杰夫　李兴启）

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