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Modification of cochlear active micromechanism by auditory cortex
WANG Hongtian*，ZHONG Naichuan. Department of Otolaryngology, Union Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430022.*Present address: The Institute of Otolaryngology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853
【Abstract】ObjectiveTo investigate the modification of active micromechanism of outer hair cells by auditory cortex.Methods① Effects of selective attention on distortion product otoacoustic emissions (DPOAE) were analyzed in 9 human subjects with normal hearing. Visual tasks, two letters, O and Q, were alternatively displayed on a computer screen. Letter Q was target stimulus flashing randomly (probability was 20%), and letter O was non-target stimulus occurring regularly (probability was 80%).② In 13 guinea pigs, DPOAEs were measured before and after decerebration.Results①Visual tasks suppressed DPOAE significantly in both 1 kHz and 2 kHz (P＜0.05). ②DPOAE reduced significantly in decerebrated guinea pigs.ConclusionThe study further demonstrates that the efferents from the auditory cortex do innervate the cochlea , and the efferent pathway passes from the auditory cortex, the super olive complex to the cochlea. Through this pathway the auditory cortex modulates the cochlear active micromechanism. The underlying mechanism was discussed.
【Key words】Cerebral cortex Cochlea Otoacoustic emissions, spontancous Otoacoustic emissions, evoked Decerebrate state
耳蜗传出神经对耳蜗功能的影响已引起人们的高度重视和广泛研究。已经证实耳蜗传出神经源于上橄榄复合体，止于耳蜗内、外毛细胞，负反馈调节耳蜗活动［1，2］。上橄榄复合体是否接受大脑皮层的支配，即皮层高级中枢是否对耳蜗活动存在下行控制，是耳科学前沿课题之一。皮层传出神经纤维的起源与通路仍不十分清楚，可能是源于听皮层且与上行传入纤维伴行，听皮层经上橄榄复合体换元后到耳蜗，构成皮层-橄榄-耳蜗束。以往由于方法学的限制，研究工作没能取得重要进展。近来，耳声发射的成功记录为该项研究工作提供了先进手段。外毛细胞接受内侧橄榄耳蜗系统（medial olivoco-chlear system，MOCS）的支配，因此，可用耳声发射来测定皮层-橄榄-耳蜗束的兴奋性或激活状态。本研究目的在于，通过观察健康人选择注意和去大脑僵直动物对畸变产物耳声发射(distortion product otoacoustic emissions，DPOAE)影响，确定听皮层对耳蜗主动微机制的传出调控作用，并探讨其机制。
材料和方法
一、 选择注意对健康人DPOAE的影响
1. 测试对象：健康人9例(18耳)，男4例，女5例；平均年龄21.6岁；均为本校5年级大学生。无耳疾，无使用耳毒性药物及噪声暴露史，外耳道及鼓膜正常。用Midimate 602听力计测试0.25～8 kHz倍频程的气、骨导纯音听阈，均在15 dB HL以内。用GSI 33(Version 2)中耳分析仪测试鼓室导抗图及0.5、1、2、4 kHz纯音的声反射阈，结果均正常。
2. 选择注意任务：自行编制视觉选择注意任务计算机程序［2］。视觉刺激序列由计算机屏幕上的O和Q两个字母组成，点阵大小均为180 字节，各持续120 ms，字母O有规律出现，为非靶刺激，出现率2次/s，占总次数的80%；字母Q随机出现，为靶刺激，出现次数为总次数的20%。要求受试者计数字母Q出现次数，实验结束后报告出现总次数并与计算机程序所给次数对照，要求正确率大于95%，如低于95%则重新测试。
3. 测试方法：受试者取坐位，保持清醒和安静状态，距计算机屏幕2～3 m，测试在暗室中进行。用英国Otodynamic公司生产的ILO92耳动态分析仪测试DPOAE图，初始音f2 /f1 频比关系为1.22，测试率为每倍频程2点，初始音强度L1 =60 dB SPL，L2 =55 dB SPL，以2f1-f2反应幅值高出本底噪声3 dB作为DPOAE出现的判定标准。每次测试时间不超过1 min；每耳测试2次(结果取平均值)，间隔5 min。一耳测试完成后休息10 min，同法测试另一耳。测试采用随机化原则。分别测试有、无视觉任务时的DPOAE声压级幅值，二者之差为相对幅值。
二、去大脑僵直对动物DPOAE的影响
1. 测试动物及造模：选择耳廓反射灵敏的成年健康杂色豚鼠13只，体重300～500 g，雌雄不拘。用2%戊巴比妥钠40 mg/kg体重腹腔注射麻醉后，测试听性脑干反应（auditory brainstem response，ABR），阈值均在本室的正常范围内。将动物固定于试验台上，剪除耳屏，暴露外耳道并清除耵聍。动物造模按文献［3］报告的方法进行。实验分2组：①开颅组豚鼠3只，单纯开颅而不作上下叠体切断；②造模组豚鼠10只，开颅并切断上下叠体后即刻见动物的躯干和四肢变僵、伸直(前肢比后肢更明显)，称去大脑僵直状态，表明造模成功。以上2组动物，为避免因缺氧、体温和颅温下降而影响DPOAE测试，均采取以下保护措施：40℃热水袋保温，肛表监测体温，持续低流量吸氧，开颅后于大脑皮层表面滴37℃液体石蜡以保持颅温。
2. 测试方法：使用英国Otodynamic 公司生产ILO92耳动态分析仪测试DPOAE图，测试在隔音室内进行。用本室已建立的方法固定动物［4］：置豚鼠于侧卧位固定，将小儿探头置于外耳道内，并用自制可调外固定架固定探头使之与外耳道口耦合良好。当刺激信号平稳后开始测试。初始音f2/f1 频比关系和初始音强度与健康人测试相同。测试率为每倍频程2点，叠加48次以上，DPOAE出现的判定标准与健康人测试相同。分别测试开颅前、后及造模前、后2、5、10、30、60 min DPOAE声压级幅值，并计算相对幅值(开颅后与开颅前之差，去大脑僵直后与去大脑僵直前之差)。
三、统计分析
DPOAE幅值是叠加48次和重复测试后的平均值，而相对幅值是有选择注意相对于无选择注意的DPOAE变化值（平均差，下同），以及去大脑僵直后相对于去大脑僵直前的DPOAE变化值。DPOAE被抑制，相对幅值为负值；DPOAE不被抑制，相对幅值为正值。将实验数据输入计算机用SAS统计软件包进行统计分析（方差分析）。
结果
一、 健康人
视觉任务使各频率点的DPOAE幅值下降(图1)，1和2 kHz处的DPOAE幅值下降达显著性水平(F值分别为3.42、3.37，P＜0.05)。
图1选择注意对健康人（9例，18耳）DPOAE的影响(*P＜0.05)
二、动物实验
1. 开颅组：开颅前豚鼠3只(6耳)的DPOAE幅值大而稳定，各频率点的出现率均为100%。开颅后DPOAE幅值与开颅前基本相同，出现率亦为100%。经统计学分析，开颅前与开颅后各时间测试的DPOAE幅值差异无统计学意义(P＞0.05，图2)。表明开颅手术未影响DPOAE幅值。
2. 造模组：豚鼠10只（15耳，因血液入耳、耵聍栓塞剔除5耳），在造模成功后2 min即可见DPOAE幅值下降，且见于各频率。5、10 min时DPOAE保持低水平，30、60 min时DPOAE逐渐恢复至去大脑僵直前水平。统计学分析显示，2、5、10 min的DPOAE幅值下降达显著性水平(P＜0.05，图3)。
图23只豚鼠6耳开颅前、后DPOAE平均幅值（P值均＞0.05）
图310只豚鼠去大脑僵直后不同时间测试15耳DPOAE平均相对幅值（*P＜0.05）
讨论
皮层传出神经纤维可能源于听皮层，经上橄榄复合体中继后到达耳蜗内、外毛细胞，构成皮层-橄榄-耳蜗束。已知
