研究背景：识别言语信息并相互交流是人类社会的重要日常行为。言语听-懂过程的完成除了需要足够的听阂和辨别阈,还需要足够的注意力和定向力,能选择性倾听并能对言语信息进行分析、整理、联想及记忆。这涵盖了听觉、心理及大脑等多个功能系统的多个层面,构成了复杂的言语识别功能网络。虽然目前人们对言语识别功能的认识已经很深,但仍然不能完全窥清言语识别功能网络的神经机制和内部细节。听觉接受言语后,听毛细胞经过换能机制将声信息转换为神经信号,而后逐级传入听觉各级中枢,最后在大脑皮质形成听觉意识并产生言语行为反应。在这个过程中,听觉系统对言语信息进行what-where功能性分离处理是言语识别功能机制研究的重要基础理论。与听觉生理通路的对侧优势性传导不同,听觉what-where通路在言语听觉处理过程中发挥了平行性传导功能。由于言语始于人体肺部气流引起的声带振动,而后声带振动波在喉腔、咽腔、口腔及鼻腔等共鸣器官和舌头、嘴唇及牙齿等构音器官的共同作用下形成了言语。因此,言语信号可分为共鸣器官及构音器官共同作用形成的语义部分(如元音及辅音等)和与声源振动特性有关的非语义部分(如年龄及性别等)。听觉what-where通路理论认为言语中的这两部分信息由what-where通路进行平行性分离处理,其中where通路处理语义部分信息,what通路则处理非语义信息。言语声诱发听性脑干反应(speech evoked auditory brainstem response, speech-ABR)被认为是能检测出言语听觉处理过程中what-where通路神经元活动的电生理技术,常用指标包括V波、A波、C波、D波、E波、F波、O波七个主波的潜伏期和基频(fundamental frequency, F0)幅值及第一共振峰(first formant, F1)幅值等,其中D波、E波及F波的潜伏期和F0幅值属于speech-ABR周期性成分,反映了what通路处理言语中非语义部分信息的神经电位；而V波、A波、C波及O波的潜伏期和F1幅值属于speech-ABR瞬态性成分,反映了where通路处理言语中语义部分信息的神经电位。近年来,speech-ABR成为了认知心理学领域研究热门的听觉电生理技术,然而在言语识别功能研究中的应用尚未引起学者的足够重视。研究目的：本课题以五章内容来研究听力正常青年(normal hearing, NH)speech-ABR电生理特性及其在言语听觉处理中的作用和意义,希望通过分析speech-ABR电生理特性与最大言语识别率(maximum percentage-correct score obtained on phonetically balanced monosyllabic word-recognition measures, PBmax)之间的相关性和不同听力类型的影响情况来探讨speech-ABR电生理特性在言语识别功能评估中应用的可行性,提供speech-ABR电生理特性成为评价言语识别功能客观指标的有力证据。研究方法：课题受试者包括NH、传导性听力下降青年患者(patients with conductive hearing loss, CHL)及感音神经性听力下降青年患者(patients with sensorineural hearing loss, SNHL)。在第一章中记录了29例NH两侧耳11.1/s刺激率下80、60及40dB HL3种刺激强度的speech-ABRo通过Matlab软件平台以及快速傅立叶变换方法得到speech-ABR电生理特性中的V波、A波、C波、D波、E波、F波、O波潜伏期和幅值以及F0幅值和第一至第五共振峰(first～fifth formant, F1～Fs)幅值。采用单因素重复测量方差方法分析这些结果,研究强度变化对speech-ABR电生理特性的影响情况及探讨脑干水平的听觉处理偏侧化现象,为言语识别功能研究提供神经生物学基础。第二章通过对24例NH 24耳的speech-ABR进行两种刺激率(11.1/s、20.1/s)和两种刺激强度(80dB HL、60dB HL)的2×2析因设计实验,分析speech-ABR波形量化评分值、各个主波潜伏期、Fo幅值及F1幅值,比较常见刺激率、刺激强度及其组合对speech-ABR测试结果的影响,探讨影响speech-ABR测试结果的可能因素。第三章记录33例NH 33耳11.1/s刺激率下80 dB HL强度的speech-ABR和1kHz频域差异以及40dB强度差异的听觉失匹配负波(mismatch negativity, MMN),分别通过双变量相关分析方法研究speech-ABR各个主波潜伏期、F0幅值、F1幅值与频率差异MMN(frequency difference MMN, fd-MMN)潜伏期及强度差异MMN (magnitude difference MMN, md-MMN)潜伏期之间的相关性,探讨听觉脑干神经元电生理与听皮层神经元电生理之间的相互关系,提供更多关于言语识别功能网络中听觉脑干功能性上行通路信息处理传递与听觉皮层下行传出系统信息反馈调控之间的神经电生理知识。第四章测试41例NH 41耳PBmax及其对应强度11.1/s刺激率下的speech-ABR,分别分析speech-ABR各个主波潜伏期、F0幅值及F1幅值与PBmax的关系,作为研究speech-ABR电生理特性在言语识别评估中应用的基础。第五章测试了30例30耳CHL及27例27耳SNHL的PBmax及其对应强度11.1/s刺激率下的speech-ABR,结合第四章41例41耳NH结果,以90%<PBmax1≤100%,80%<PBmax2≤90%及70%<PBmax3≤80%将PBmax分为三组进行3×3析因方差方法分析,比较不同听力类型和不同PBmax水平对speech-ABR各个主波潜伏期、F0幅值和F1幅值的影响。采用单因素方差方法比较相同PBmax水平时不同听力类型的speech-ABR电生理特性差异,并采用双变量相关方法分析不同听力类型的speech-ABR电生理特性与PBmax相关性,探讨speech-ABR电生理特性在言语识别功能评估中应用的可行性。研究结果：第一章单因素重复测量分析结果显示speech-ABR通过七个主波潜伏期显著性缩短(p值均<0.05)、七个主波幅值显著性增加(p值均<0.05)、F0及F1幅值显著性减小(p值均<0.05)和F2-F5幅值减小来表达言语强度的增大信息,这些电生理特性改变与强度信息变化有较好的一致性。此外,这些电生理特性的强度变化影响并无显著性耳别差异(p值均>0.05),其中主波潜伏期的变异系数(1%-14%)小于幅值的变异系数(31%-83%)。在言语强度降低20dB差距时,speech-ABR周期性成分主波的潜伏期变化值接近,而瞬态性成分主波的潜伏期变化值也彼此接近,但两部分主波的潜伏期变化值不同,这支持speech-ABR能检测出what通路与where通路的不同神经电位活动。因此,speech-ABR的电生理特性较好表达了言语声强度变化信息,这些电生理特性的耳别差异并无显著性说明言语声在脑干水平的听觉处理过程无明显偏侧化现象,与耳蜗水平及大脑半球的功能不对称性不同。此外,speech-ABR这些电生理特性中的主波潜伏期、F0幅值及F1幅值幅值可能是言语识别功能研究更好的客观性指标。第二章2×2析因分析结果表明speech-ABR波形量化评分值、各个主波潜伏期、Fo幅值及F1幅值的刺激率差异无统计学意义(p值均>0.05)；波形量化评分值、大部分主波潜伏期(除A波、F波及O波)、F0幅值及F1幅值的强度差异有统计学意义(p值均<0.05)；波形量化评分值、各个主波潜伏期、F0幅值及F1幅值均无刺激率和刺激强度的交互效应(p值均>0.05)。因此speech-ABR测试的刺激率和刺激强度在一定范围内没有交互效应,测试中可根据需要选择合适的刺激率及刺激强度组合以利于缩短测试时间,减少受试者不适。第三章相关分析结果显示fd-MMN潜伏期与speech-ABR周期性成分(D、E、F波潜伏期及F0幅值)表现出正性相关,而与瞬态性成分(V、A、C、O波潜伏期及F1幅值)表现出负性相关；在与md-MMN潜伏期的相关性中,speech-ABR的V波、A波和D波潜伏期表现出正性相关,其它主波潜伏期以及Fo幅值和F1幅值表现出负性相关；只有Fo幅值与md-MMN潜伏期为显著中等程度相关(相关系数为-0.350,p值均=0.046)。这些结果提示听皮层fd-MMN发生神经元与听脑干speech-ABR周期性成分起源神经元可能具有频率特性的相匹配,而与speech-ABR瞬态性成分起源神经元可能具有频率特性的不匹配；在强度特性上,听皮层md-MMN发生神经元可能也与听脑干speech-ABR不同成分的起源神经元具有相应的匹配性和不匹配性。因此,听觉脑干功能性上行通路中的what通路可能在频率特性上受到了听觉皮层下行系统的易化调节,where通路则可能受到听觉皮层下行系统的抑制调节；而在强度特性上,听觉皮层下行系统对听觉脑干功能性上行通路中的what-where通路可能也具有相应的抑制调节和易化调节作用。这为研究言语识别功能网络中听觉上行传入系统与听皮层下行传出系统之间的相互作用提供了有价值的线索。第四章数据显示受试者较好完成了PBmax测试,PBmax=94.80±6.01.以PBmax1=100%、90%<PBmax2<100%及80%≤PBmax3≤90%分为三组,单因素方差分析结果显示三组PBmax差异及其speech-ABR的Fo幅值、F1幅值和各主波潜伏期差异均有统计学意义(p值均<0.05)；随着PBmax减小,speech-ABR的Fo幅值和F1幅值逐渐减小,各个主波潜伏期逐渐延长,但并非所有两组差异均具有统计学意义不同,与PBmax两组间差异情况不同。因此听觉脑干神经元的神经电生理活动与言语识别功能并非简单的线性关系。分别对speech-ABR各个主波潜伏期、Fo幅值和F1幅值与PBmax进行双变量相关分析,结果显示speech-ABR这些电生理特性与PBmax均表现出显著相关性(p值均<0.05),其中Fo幅值及F1幅值与PBmax的相关性最强(相关系数分别是0.712和0.733),而各个主波潜伏期与PBmax的相关强度不同,以C波潜伏期以及O波潜伏期最弱(相关系数分别是-0.413和-0.324)。这表明speech-ABR的电生理特性和言语识别功能有一定的相关性,有望成为评价言语识别功能的客观指标,并可能可联合或者单独应用于言语识别功能研究。第五章中CHL受试者与SNHL也较好完成了PBmax测试(PBmax分别为84.33±16.98及80.89±17.57),单变量方差分析CHL受试者PBmax与SNHL受试者PBmax差异无统计学意义(p>0.05),但均显著小于NH受试者PBmax(p<0.05)。以90%<PBmaxi≤100%,80%<PBmax2≤90%及70%<PBmax3≤80%将三种听力类型PBmax分为三组,数据结果显示随着PBmax降低,NH、CHL及SNHL受试者均表现出speech-ABR各个主波潜伏期逐渐延长,F0幅值和F1幅值逐渐减小；在相同PBmax组,speech-ABR各个主波潜伏期出现SNHL、CHL及NH受试者依次延长,而F0、F1幅值也出现依次减小。3×3析因方差分析表明不同听力类型以及不同PBmax对C波潜伏期的影响均无统计学意义(p值均>0.05)；而不同PBmax对F波潜伏期的影响无统计学意义(F=2.734,p=0.070)；只有F1幅值存在听力类型及PBmax的交互效应(E=2.767,p=0.032)。采用单因素方差分析对除C波潜伏期外的speech-ABR电生理特性进行相同PBmax组不同听力类型之间的两两多重比较,结果显示在PBmax组及PBmax2组各个speech-ABR电生理特性三种听力类型两两比较结果的统计学意义不同,而在PBmax3组所有两两比较结果均无统计学意义(p值均>0.05)。将speech-ABR主波潜伏期和F0、F1幅值分别与PBmax进行双变量相关分析,结果显示三种听力类型speech-ABR各个主波潜伏期均与PBmax表现出负性相关,而F0幅值和F1幅值分别与PBmax表现出显著强正性相关(r值为0.71-0.93,p值均<0.05)。逐步回归分析方程显示A波潜伏期、F波潜伏期、F0幅值及F1幅值对PBmax的影响总和达到了76%,其显著影响大小依次为F0幅值、F1幅值、F波潜伏期及A波潜伏期。这些结果表明不同听力类型下speech-ABR电生理特性与言语识别功能的相关性稳定,因此speech-ABR的电生理特性可能成为言语识别功能评估的客观指标,其中的F0幅值、F1幅值、F波潜伏期及A波潜伏期可能在PBmax I临床评估中更为重要。研究结论：通过以上实验,本课题可以总结出一些主要结论：① speech-ABR的电生理特性很好表达了言语声的强度变化信息,这些电生理特性具有不同的神经生物学意义,其中各个主波潜伏期、F0幅值及F1幅值可能是言语识别功能机制研究良好的客观指标。②言语声在脑干水平的听觉处理过程并无明显偏侧化现象,与听觉处理中耳蜗水平及大脑半球的功能不对称性不同。③ speech-ABR测试可根据需要选择合适的刺激率及刺激强度组合来缩短测试时间,减少受试者不适。④听觉脑干神经元与听觉皮层神经元在频率特性以及强度特性上的相匹配和不匹配可能为研究言语识别功能网络中听脑干上行传入系统与听皮层下行传出系统之间的相互作用提供了有价值的线索。⑤ speech-ABR各个主波潜伏期、F0幅值以及F1幅值和言语识别功能具有一定的相关性,这些电生理特性有望成为言语识别功能评估的客观指标,并可能被单独或者联合应用于言语识别功能研究。⑥不同听力类型speech-ABR电生理特性与言语识别功能的相互关系保持着稳定性,这为speech-ABR成为言语识别功能评估的电生理方法奠定了重要基础位。speech-ABR电生理特性中的Fo幅值、F1幅值、F波潜伏期以及A波潜伏期可能是临床言语识别功能评估更有价值的指标。这些课题结论丰富了speech-ABR的神经电生理知识,有可能推动speech-ABR基础研究和临床应用的发展。