目前,皮层听觉诱发电位(CAEP)这项脑电相关的测试在国内的听力学界还没有广泛推行,可能对大多数助听器用户及验配师来说还比较陌生。但是实际上在美国,CAEP在听力学临床上的应用已经获得了普遍认可,尤其对于那些无法配合做主观检查的听损群体(如婴幼儿、智力障碍或伪聋的成年人)是一项重要的评估工具。
在中国,CAEP也可以帮助我们对不会说普通话的方言使用者进行客观听力学检查。今天我们就利用这篇文章从较为基础的角度让大家更全面地了解CAEP。
CAEP的原理
大家生活中会有这样的经历,当家里发生停电,电工在检修时会用电压表测量电路中不同位置间的电压差来定位故障的位置。而CAEP测试和这个过程很相似,当听觉信号从右耳传来时,激活大脑两侧负责听觉感受的区域,在对侧(也就是左侧)会引起更高程度的听觉神经元兴奋[1]。
如图1所示,我们就可以通过测量红色或蓝色和白色电极之间的电压差(也称“电位差”),来实时观测大脑听觉区域激活时产生的电信号。
图 1 左:CAEP测量原理示意图。右:CAEP测试时电极位置示意图。
注:蓝、红:贴在左右耳乳突部的参考电极。白:贴在颅顶处的测量电极。黑:贴在额头处的接地电极。
CAEP的信号提取
大家一定都在影视剧里看到过神经科脑电图(electroencephalogram, EEG)检查的场面,CAEP作为脑电图的简化版,同样是通过贴在头皮表面的电极记录大脑神经活动时产生的电信号。但是,CAEP检查只需要将电极贴在便于采集听觉引发的神经信号的四个位置(图1右;红、蓝、黑、白色点)整个过程非常简单且无需用户进入睡眠状态。
在CAEP测试中,我们会记录下播放声音刺激后头顶和耳朵乳突部的两个电极之间的电位差随着时间变化的波形,然后根据这个波形的外观来判断受试者的大脑是否对声音做出了正常的响应。典型的听力正常成人的CAEP波形见图2。
图 2 在听力正常成人中由不同强度的1 kHz tone burst引发的CAEP波形[2]。
由于在做CAEP检查的时候,受试者无法停止其它脑区的活动,所以除了由外部声音刺激引发的电活动之外,被测脑区自发产生的电活动也会导致两个电极之间的电压差变化。
比如说,测试时受试者感到很饿,同时还在想测试结束了吃什么,或者受试者因为躺卧姿势不舒服,而由大脑发出指令移动手脚调整了一下姿势。这些与听觉刺激无关的脑电活动,也会被CAEP测试记录下来,阻碍我们辨别真正感兴趣的听觉刺激产生的波形信号。
为了减小这种因素的影响,在测试过程中,我们会反复播放同一个声音刺激,然后将得到的CAEP信号叠加平均,这样就可以将那些随机产生的干扰信号逐渐削弱。当然,这一过程也会让CAEP检查耗时增长。
CAEP的历史和我们的努力方向
最早的CAEP测试记录是在Hallowell Davis的实验室进行的,结果由Pauline Davis发表于1939年[3]。当时,他们在被试平稳状态下记录到了单次刺激诱发的CAEP。但是由于缺乏上述的叠加平均处理过程,信噪比很低,掩埋在众多脑电干扰信号中无法清楚呈现波形(图3)。
随着计算机技术的发展,信号的叠加平均处理得到实现,CAEP的信号清晰度也得到了大幅度提高。近年来,作为一种客观听力学检查手段在一些国家中得到了有效推广[4、5、6]。
图 3:Pauline Davis发表于1939年的论文[3]中的CAEP记录。
注 :箭头标识的位置即为当时记录的单次CAEP波形。
然而,澳大利亚国家听觉实验室的专家们也曾指出,为避免基于CAEP测试结果而产生的临床误判,恰当地解读这项测试结果并与其它各种听力学测试结果进行交叉验证才是临床诊断干预的关键[6]。
目前,杭州仁爱耳聋康复研究院的科研团队在国内的CAEP相关研究上居于领先地位,史文迪副院长和许弘毅博士已经发表过重要研究结果[7]。我们今后的研究方向还会借鉴其它先进国家听力学机构中CAEP记录时的数据分析方法,以期在未来能记录到可信度更高、波形更漂亮的CAEP测试结果。