學(xué)齡前兒童聽覺加工的發(fā)育性研究

高 延，洪 琦，鄭希付，羅小杏，蔣滔滔

(1.暨南大學(xué)附屬深圳市寶安區(qū)婦幼保健院，廣東 深圳 518000；2.華南師范大學(xué)，廣東 廣州 510631)

失匹配負(fù)波(mismatch negativity，MMN)是事件相關(guān)電位(event-related potential，ERP)的一個(gè)成分，由一系列重復(fù)的、性質(zhì)相同的“標(biāo)準(zhǔn)刺激”中隨機(jī)出現(xiàn)可辨別差異的“偏離刺激”誘發(fā)的腦電反應(yīng)，是人類大腦中可辨別的個(gè)體發(fā)育最早的事件相關(guān)電位波形[1]。MMN反映出一個(gè)新傳入的偏離刺激成分，與之前的重復(fù)刺激非匹配的記憶痕跡整合反應(yīng)，參與的腦區(qū)包括顳葉聽覺加工部分和額葉前認(rèn)知加工部分[2]。語言感知與聽覺特征(如音調(diào)、持續(xù)時(shí)間)識(shí)別和辨別能力、音素、單詞，以及記憶和認(rèn)知功能相關(guān)。實(shí)施時(shí)不要求被試主動(dòng)配合。MMN所具備的以上這些特點(diǎn)，使之成為一種研究兒童聽覺加工和語言學(xué)習(xí)有用的指標(biāo)。國外科研人員近20余年來陸續(xù)開展了不同年齡兒童發(fā)育性事件相關(guān)電位的研究，初步發(fā)現(xiàn)了兒童MMN各項(xiàng)指標(biāo)的發(fā)育與腦功能的成熟密切相關(guān)。國內(nèi)高延等[3]報(bào)告了中國正常學(xué)齡前兒童的MMN基本特征。本研究對(duì)34～74個(gè)月的兒童進(jìn)行了純音MMN研究，旨在探索不同年齡階段學(xué)齡前兒童ERP的發(fā)育性特點(diǎn)，為下一步客觀評(píng)價(jià)學(xué)齡前兒童語言能力發(fā)育提供證據(jù)。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

隨機(jī)選取2014年3至5月在深圳市寶安區(qū)婦幼保健院兒童心理行為門診體檢的正常兒童共89名，其中男47名，女42名；年齡從34～74個(gè)月，平均年齡為(52.33±11.45)個(gè)月。入組兒童均為右利手，視覺整合發(fā)育(VMI)篩查正常，其在新生兒期聽力篩查正常，并排除以下情況：早產(chǎn)、缺氧、黃疸等新生兒期高危史，抽搐史、頭顱外傷史等異常個(gè)人史，發(fā)育落后、智力低下、語言障礙、聽力障礙等現(xiàn)病史。全部受試兒童均征求家長同意并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1事件相關(guān)電位檢測(cè)

采用國際腦電學(xué)會(huì)10/20系統(tǒng)擴(kuò)展的德國Brain Products制造64導(dǎo)電極帽記錄，參考電極置于頭部Fz和Cz點(diǎn)之間，在左眼下方和右眼外眥1cm處安置電極，分別記錄垂直眼電(VEOG)和水平眼電(HEOG)，經(jīng)表面處理使電極與皮膚之間電阻小于10kΩ。記錄時(shí)濾波帶通為0.016～100Hz，連續(xù)采樣頻率為500Hz。MMN檢測(cè)采用被動(dòng)聽覺oddball范式，通過立體聲音耳機(jī)左右同時(shí)給予出現(xiàn)概率為0.85的1 000Hz純音和出現(xiàn)概率為0.15的1 200Hz純音，分別作為標(biāo)準(zhǔn)刺激和偏差刺激。刺激持續(xù)時(shí)間為300ms，間隔時(shí)間為400ms，刺激聲強(qiáng)度為75dB，刺激總數(shù)為1 000次。按照國際指南[4]，使兒童在坐位于檢測(cè)全程觀看其感興趣的無聲卡通片，以保證清醒睜眼且不對(duì)刺激聲音加以主動(dòng)注意。由經(jīng)過神經(jīng)電生理理論及操作嚴(yán)格培訓(xùn)的專業(yè)醫(yī)生進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.2檢測(cè)指標(biāo)

MMN峰潛伏期、波幅和形態(tài)學(xué)特征。由偏差刺激誘發(fā)的ERP減去標(biāo)準(zhǔn)刺激誘發(fā)的ERP，得到差異波，設(shè)定刺激開始后100～250ms范圍內(nèi)的最大負(fù)相差異波確認(rèn)為MMN。峰潛伏期指刺激開始后到最大負(fù)波波峰的時(shí)間，其波幅為基線到最大波峰的垂直距離。全部被試數(shù)據(jù)經(jīng)總平均處理獲得頭顱分布圖及電壓分布地形圖。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用德國Brain Products公司開發(fā)的腦電分析系統(tǒng)Vision Analyzer對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線處理。將參考電極轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突，自動(dòng)校正VEOG和HEOG，帶通設(shè)置為0.1～35.0Hz，分析時(shí)程為刺激前100ms至刺激后1 000ms。再經(jīng)去除偽差、濾波、分段、平均等處理后得到ERP數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)錄入后使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果

2.1不同年齡組學(xué)齡前兒童MMN波形及頭顱分布情況

在89名兒童中，有7人(男5人，女2人)各導(dǎo)聯(lián)未見明顯的MMN，數(shù)據(jù)分析中予以剔除，故最終進(jìn)行數(shù)據(jù)分析為82人，出波率為92.1%。

將82人按照年齡分為三組，分別為34～48個(gè)月組(33人，男20人)、49～60個(gè)月組(22人，男13人)、61～72個(gè)月組(27人，男12人)，三組的標(biāo)準(zhǔn)刺激、偏離刺激和差異波在Fz點(diǎn)總平均圖見圖1，圖示所見三組在100～250ms均出現(xiàn)分化明確的負(fù)相波，形態(tài)類似成人MMN，是正常學(xué)齡前兒童的MMN。三組分別經(jīng)總平均后MMN在120～320ms時(shí)間窗內(nèi)每隔50ms呈現(xiàn)的電壓分布地形圖見圖2，MMN電壓分布地形圖顯示，隨年齡增長，不同年齡組呈現(xiàn)出負(fù)波從額-中央-頂優(yōu)勢(shì)逐漸發(fā)育為額區(qū)優(yōu)勢(shì)的趨勢(shì)。

圖1 82名不同年齡組學(xué)齡前兒童標(biāo)準(zhǔn)刺激、偏離刺激和差異波在Fz點(diǎn)總平均圖(純音，標(biāo)準(zhǔn)刺激=1 000Hz，偏離刺激=1 200Hz)

Fig.1 Grand average gram of standard stimuli, deviant stimuli and difference waves of 82 preschool children of different ages at Fz (pure tone, standard stimuli=1 000Hz, deviant stimuli=1 200Hz)

2.2不同年齡組學(xué)齡前兒童MMN潛伏期和波幅及半球優(yōu)勢(shì)比較

三組在Fz點(diǎn)的平均潛伏期分別為34～48個(gè)月組(177.10±34.62)ms、49～60個(gè)月組(173.82±40.15ms)、61～74個(gè)月組(175.45±32.74)ms；平均波幅分別34～48個(gè)月組(-6.23±3.75)μV、49～60個(gè)月組(-3.07±2.11μV)、61～74個(gè)月組(-4.41±2.13)μV。經(jīng)One-Way ANOVA方差檢驗(yàn)，三組在Fz點(diǎn)的平均潛伏期無顯著性差異(F=0.129，P=0.879)。34～48個(gè)月組與49～60個(gè)月組在Fz點(diǎn)的波幅具有顯著性差異(F=7.141，P<0.01)。三組學(xué)齡前兒童在Fz點(diǎn)總平均圖見圖3。

34～48個(gè)月49～60個(gè)月61～74個(gè)月

圖2不同年齡組兒童MMN總平均在不同時(shí)間窗內(nèi)的電壓分布地形圖(純音刺激，刺激后120～320ms，每隔50ms呈現(xiàn))

Fig.2 Voltage distribution of MMN grand average at different time windows of children in different age groups (pure tone,120-320ms after stimulus onset, represents every 50 ms time window)

圖3不同年齡組學(xué)齡前兒童MMN在Fz點(diǎn)的總平均比較(純音，標(biāo)準(zhǔn)刺激=1 000Hz，偏離刺激=1 200Hz)

Fig.3 Comparison of grand average of MMN of preschool children of different ages at Fz (pure tone, standard stimuli=1 000Hz, deviant stimuli=1 200Hz)

3討論

3.1學(xué)齡前兒童不同年齡組MMN的形態(tài)學(xué)分析

本研究中不同年齡組兒童的MMN電壓分布地形圖清晰的顯示出從刺激開始后約170ms起負(fù)電壓集中，并在額-中央-頂區(qū)達(dá)到負(fù)波電壓最大的這一變化過程，其中34～48個(gè)月組，其電壓在頭顱的分布更廣泛，除額區(qū)外還分布在中央?yún)^(qū)和頂區(qū)，從48個(gè)月以后，隨著年齡的增長，MMN頭顱分布逐步表現(xiàn)為接近成人的額-中央優(yōu)勢(shì)。國外對(duì)不同年齡兒童和成人的研究證實(shí)了兒童的MMN頭顱分布較成人更中央化，這種比成人更廣泛的MMN頭顱分布，可能是與年齡相關(guān)的顱骨發(fā)育厚度和由此導(dǎo)致的傳導(dǎo)不同而引起的[5]。另外，由于兒童MMN額葉部分相對(duì)于整個(gè)大腦，髓鞘化時(shí)間最長，成熟的更晚，因此兒童的MMN額成分成熟也晚。比成人頭顱分布更廣泛的兒童MMN可能是MMN位置或/和起源的不同引起[6]。盡管大部分兒童可以獲得顯著的MMN，還是會(huì)在一些健康兒童檢測(cè)不到MMN。本研究中89名學(xué)齡前兒童中有7例未見明顯MMN，出波率為92.1%，國外相近年齡的報(bào)告顯示31～47個(gè)月的兒童24名出波率為58.3%[7]，4～10歲兒童66名出波率為86.4%[8]，顯示出神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育所產(chǎn)生的MMN個(gè)體差異在兒童、特別是小年齡兒童比成人顯著得多。

3.2學(xué)齡前兒童不同年齡組MMN振幅和潛伏期的發(fā)育分析

本研究三個(gè)年齡段中，49～60個(gè)月組比34～48個(gè)月組平均潛伏期縮短4ms，振幅降低3μV且具有顯著性差異(P<0.01)。兒童MMN潛伏期的年齡相關(guān)性縮短在ERP發(fā)育性研究上是一個(gè)普遍發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)展到成人階段，達(dá)到潛伏期100～200ms，振幅1～2μV[9]。一般認(rèn)為潛伏期變化反映了神經(jīng)傳導(dǎo)速度加快，可能與發(fā)育中軸突直徑改變、突觸密度的增加及髓鞘化進(jìn)程的增加有關(guān)，而這個(gè)變化會(huì)從生后不久一直持續(xù)到青春期[10]。Gomot等[11]報(bào)道5～10歲兒童的MMN潛伏期比成人長，并隨年齡增長而以約10ms/y的速率縮短。本研究潛伏期呈現(xiàn)隨年齡增長逐漸縮短的趨勢(shì)，但未達(dá)文獻(xiàn)報(bào)道的速率。MMN形態(tài)學(xué)(振幅和波相)也會(huì)隨年齡而發(fā)展變化，大部分研究報(bào)告了學(xué)齡期兒童MMN的振幅比成人高，少數(shù)報(bào)告無明顯差別。MMN振幅在出生后開始成長，在生后6個(gè)月到1歲快速增長，會(huì)隨著年齡呈現(xiàn)一個(gè)反轉(zhuǎn)的U形變化(即隨著年齡振幅先漸增大，再減小)[12]。Shafer等[8]對(duì)不同年齡兒童使用不同頻率的音調(diào)刺激后發(fā)現(xiàn)，4歲以后對(duì)1 000～1 200Hz頻率差異的靶刺激，能產(chǎn)生穩(wěn)定且明確的MMN。從嬰兒到不同年齡學(xué)齡前及學(xué)齡期兒童的研究表明，4歲以后可以檢測(cè)出與成人較為一致穩(wěn)定的MMN[13]。本研究發(fā)現(xiàn)48個(gè)月前后兒童的潛伏期和振幅出現(xiàn)較明顯的發(fā)育性變化，是否可以提示兒童MMN的U形變化可能出現(xiàn)在4歲左右、MMN成熟度可能在4歲左右發(fā)生較明顯的一個(gè)發(fā)展，以及兒童MMN發(fā)育和臨床上兒童在4～5歲語言復(fù)雜性和水平有較大提升存在某種內(nèi)在關(guān)聯(lián)，都需要更進(jìn)一步的研究探討。

3.3研究學(xué)齡前兒童MMN的臨床意義

聽覺感覺記憶和聽覺認(rèn)知加工對(duì)于語言的獲得和學(xué)習(xí)是一項(xiàng)非常重要的能力。國外采用純音、合成音、語音、樂音等各種刺激材料對(duì)不同年齡兒童的研究已表明MMN是人類3歲以后相當(dāng)穩(wěn)定的中樞聽覺功能測(cè)量方法，同時(shí)還受長時(shí)記憶和學(xué)習(xí)效應(yīng)所調(diào)整[14]，使MMN在探測(cè)兒童聽覺辨別、感覺記憶和評(píng)價(jià)言語障礙方面非常具有前景。由于受到MMN發(fā)育變化的影響，需要收集足夠大的樣本獲得標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，這樣才能確定正常變異的界限。國外對(duì)各年齡段兒童采用MMN都進(jìn)行了一定的研究，國內(nèi)目前還缺少不同年齡組兒童的MMN指標(biāo)相關(guān)參考值評(píng)估和解釋。本資料以34～74個(gè)月的學(xué)齡前兒童作為研究對(duì)象，初步探索了不同年齡階段兒童MMN波形和各指標(biāo)值，為進(jìn)一步研究學(xué)齡前兒童皮層聽覺加工功能及聽覺言語發(fā)育提供重要的參考信息。