河北省人民医院，1耳鼻咽喉科， 2药剂科，4医学影像中心，河北省石家庄市 050051；3河北医科大学第一医院耳鼻咽喉科，河北省石家庄市 050031

苗英章★，男，1965年生，河北省辛集市人，汉族，1986年河北医科大学毕业，硕士，主任医师，教授，主要从事耳鼻咽喉-头颈外科基础和临床研究。
miaoyz65@
yahoo.com.cn

河北省科技攻关项目（02276102D-5）*

中图分类号:R319.2 文献标识码:B
文章编号:1673-8225
(2007)13-02470-04

收稿日期：2006-12-07
修回日期：2007-02-23
（06-50-12-8806/N·Y）

Effects of stimulus frequency and intensity on the magnetoencephalography in elderly people *★

Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＡＩＭ： To study the effects of different stimulus frequency and intensity on the magnetoencephalography (MEG) in elderly people, and provide theoretic instruction for the auditory cortex MEG examination in the elderly.
ＭＥＴＨＯＤＳ: Thirty-two elderly subjects (60－80 years old) were selected from the outpatients in the Department of Otorhinolaryngology of Hebei Provincial People's Hospital from January 2002 to January 2005. The auditory cortex magnetic field M100 of bilateral hemispheres elicited by 0.5, 2, 4 kHz pure tones at the same intensity of 30 dB super-threshold level and by 2 kHz pure tone at 30 dB and 50 dB super-threshold level were examined with 306-channel whole-head magnetometer. The auditory cortex magnetic source imaging was obtained by superimposing functional MEG data on structural magnetic resonance image. The latencies, amplitudes and the three-dimensional localizations of equivalent current dipole on X, Y, Z coordinate axis of M100 evoked by different three frequencies pure tones at same level and by same frequency pure tone at different level were analyzed and compared respectively.
ＲＥＳＵＬＴＳ: All 32 subjects were involved in the result analysis.①The latencies and amplitudes of the auditory cortex magnetic field M100 on the same evoked side were different significantly among 0.5 kHz, 2 kHz and 4 kHz stimulating frequencies pure tones (P < 0.01). The latency was the shortest and the amplitude was the largest in the M100 evoked by 2 kHz pure tone [one side: (110.3±8.9) ms; opposite side: (102.8±8.5) ms; one side: (16.7±4.2) nA; opposite side: (18.4±6.4) nA]. The latency was the longest and the amplitude was the smallest in the M100 evoked by 4 kHz pure tone [one side: (132.5±12.6) ms; opposite side: (120.7±10.10) ms; one side: (6.7±2.6) nA; opposite side: (8.6±3.7) nA].②The M100 latency was significantly shorter and the M100 amplitude was significantly larger evoked by 2 kHz pure tone at 50 dB super-threshold level than that at 30 dB super-threshold level on the same evoked side [one side: (100.6±6.2), (110.3±6.5) ms; opposite side: (92.5±4.3), (102.8±5.6) ms; P < 0.01; one side: (22.3±4.4), (16.7±3.8) nA; opposite side: (26.5±6.4), (18.4±4.5) nA; P < 0.01]. The three-dimensional localizations of equivalent current dipole on X, Y, Z coordinate axis of M100 were the same between the two stimulating intensity pure tones.
ＣＯＮＣＬＵＳＩＯＮ: ①The aging of auditory cortex in elderly people begins with the higher frequency tones reception areas of auditory cortex and the atrophic degree is the most obvious in the same area.②More neural cells of auditory cortex can be activated but the areas of auditory cortex activated by different frequency tones cannot be enlarged by increasing the stimulating pure tone intensity.③The various frequencies of stimulating tones should be included and the intensity of higher frequency stimulating tones should not be lower when examining the auditory cortex magnetic field in elderly subjects.

Miao YZ, Wei X, Wang BS, Sun JL, Wu J, Li SM.Effects of stimulus frequency and intensity on the magnetoencephalography in elderly people.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2007;11(13):2470-2473(China)
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-13/13k-2470(ps).pdf]

摘要
目的：观察不同刺激声频率和强度对老年人脑磁图的影响，为老年人大脑听觉皮质脑磁图的测试提供理论依据。
方法：选取32例2002－01/2005－01在河北省人民医院耳鼻咽喉科门诊就诊的健康受试者，年龄60～80岁。以306通道全头型脑磁图仪测试听阈上30 dB的0.5，2，4 kHz纯音，以及听阈上30 dB和50 dB 的2 kHz纯音所诱发的双侧大脑半球听觉皮质脑磁场M100,并与其MRI解剖影像信息叠加整合，得到大脑听觉皮质磁源性影像。分析比较相同强度3种不同频率纯音和同一频率不同强度纯音所诱发M100的潜伏期、波幅及其等电流偶极在X，Y，Z坐标轴的三维定位。
结果：32例受试者均进入结果分析。①0.5，2和4 kHz三种频率纯音声刺激所诱发的老年人大脑听觉皮质磁反应波M100潜伏期和波幅相同诱发侧别之间比较其差异有显著意义（P < 0.01），其中又以处于语言频率的2 kHz所诱发的M100潜伏期最短[同侧（110.3±8.9）ms；对侧（102.8±8.5）ms]，波幅最大[同侧（16.7±4.2） nA；对侧（18.4±6.4） nA]；而高频的4 kHz所诱发的M100潜伏期最长[同侧（132.5±12.6）ms；对侧（120.7±10.1） ms]，波幅最低[同侧（6.7±2.6） nA；对侧（8.6±3.7） nA]。②听阈上50 dB的2 kHz纯音较30 dB的2 kHz纯音诱发的老年人大脑听觉皮质M100潜伏期显著缩短[同侧（100.6±6.2），（110.3±6.5）ms；对侧（92.5±4.3），（102.8±5.6） ms；P 均< 0.01]，波幅显著增加[同侧（22.3±4.4），（16.7±3.8） nA；对侧（26.5±6.4），（18.4±4.5）nA；P 均< 0.01]。两种强度2kHz纯音诱发的M100等电流偶极的位置在X，Y，Z轴均无显著变化（P > 0.05）。
结论：①老年人大脑听觉皮质的老化性退行性变是以感受较高频率声音的听觉皮质区域最早开始而且其退行性变的程度也最重。②增加刺激声强度仅能激活大脑听觉皮质更多数量的神经细胞，却不能改变大脑听觉皮质各种频率刺激声激活的区域和范围。③老年人大脑听觉皮质脑磁图的测试需要注意所选择的刺激声频率要包括各种频率的声音信息，测试较高频率刺激声诱发的脑磁图时声音强度不可过低。
关键词：脑磁图；听觉皮质；强度；频率；老年人

苗英章，魏欣，王宝山，孙吉林，吴杰，李素敏.老年人大脑听觉皮质脑磁图对刺激声频率和强度的反应[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11(13):2470-2473 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-13/13k-2470(ps).pdf]

0 引言

脑磁图所记录的是人脑神经细胞电活动产生的神经磁场，是一种新型无创性的脑功能检查方法[1]。大脑听觉中枢在接受声刺激后所产生的电反应形成的神经磁场即为听诱发脑磁场，其可准确反映大脑听觉中枢的功能和状况，而通过脑磁图获得的大脑电生理资料与MRI所获得的解剖结构资料叠加，得到的大脑皮质磁源性影像（magnetic source imaging，MSI） 可对包括听觉皮质在内的大脑皮质功能区进行准确的定位及功能判断。近年来由声音刺激诱发的脑磁图逐渐应用于对正常人和各种耳聋患者大脑听觉皮质中枢功能状况的研究[2－5]，其所采用的刺激声的频率和强度会对声诱发脑磁场产生很大的影响[6－15]。由于老年人在老化过程中，大脑听觉皮质也发生了退化性改变，老年人大脑听觉皮质的脑磁图与青年人有着很大的区别。所以本文主要对不同刺激声频率和强度对老年人大脑听觉皮质脑磁图的影响进行了探讨，以为老年人大脑听觉皮质脑磁图的测试提供理论指导。

1 对象和方法

设计：正常受试者的配伍组设计和自身对照观察。
单位：河北省人民医院耳鼻咽喉科、药剂科和医学影像中心，河北医科大学第一医院耳鼻咽喉科。
对象：为2002－01/2005－01在河北省人民医院耳鼻咽喉科门诊就诊的健康受试者，均为右利手，纳入标准：体检心、肝、肾及神经系统无显著病变，耳科检查无外中耳疾患，纯音听力曲线双耳基本对称。排除标准：眩晕、耳毒性药物中毒及噪声暴露史。纳入32名，64耳，年龄60～80岁，男、女各16名。所有受试者均对测试情况知情并同意。
设计、实施、评估者：设计为第一、二作者，由第一、三、四作者具体实施，评估为全部作者。
方法：
仪器：脑磁图测试应用美国4D-Neuroimaging公司生产的Vectorview 306通道全头型生物磁仪。MRI检查所用设备为美国GE公司生产的1.5T Signa Horizon成像系统。声音刺激系统使用Neuroscan Stim Audio System1105刺激系统。
头位置测定：常规放置、固定眼电图电极和定位线圈。戴头部定位专用眼镜，用与位置指示器相连的记录笔依次找出双侧耳前点及鼻点，并将信息储存于计算机。要求两侧耳前点之差小于5 mm。用数字化仪对每个受试者的坐标系统进行限定，X轴由右侧为正的方向通过双侧耳前点，Y轴正方向由鼻根部指向前方，正的Z轴方向向上。
对受试者的要求及刺激方法：受试者进入磁屏蔽室内，安静地坐于置有传感器的头盔下方，头位于头盔的中央区。受试者单侧外耳道塞入耳塞型耳机（分别刺激左、右耳），声音由耳塞传入。给予受试者单耳纯音刺激，频率分别为0.5，2，4 kHz ，声音强度为每个相应频率纯音听阈上30 dB，2 kHz纯音刺激采用其听阈上30 dB和50 dB两个声音强度。刺激间期1 s，纯音持续时间为8 ms。记录时间为刺激前150 ms至刺激后750 ms的一段时间。
数据采集及分析方法：脑磁图信号由带通0.03～300 Hz滤过，并进行1 000 Hz数字化处理。监控垂直及水平EOG并自动除去超过150 μV的信号。由采集数据计算机自动叠加200次。以等电流偶极作为偶极模型描述局灶性皮质活动，头进行球形模型化，使之与每个受试者头部MRI的颅骨内表面相适应。
MRI检查及磁源性影像：所有受试者均行MRI检查。扫描程序：定位像采用矢状扰相梯度回波（spoiled gradient recalled，SPGR）序列，Flip Angle 为30°，TR 30 ms， TE 17 ms。层厚约1.5 mm，无间隔，矩阵256×192，激励次数（NEX）为2。
为保证脑磁图与MRI坐标系统一致，进行MRI扫描前，将维生素E胶囊固定于受检者鼻根及双侧耳前点，使MRI扫描时能识别此3点。
用芬兰Neuromag公司设计的MEG-MRI Integration软件将脑磁图所获得的脑功能信息与MRI获得的解剖结构图像进行叠加，即可在MRI提供的解剖结构图上获得脑功能皮质的定位信息。脱机分析资料用带通2～30 Hz滤过，以便抑制很低的频率变化和减少高频的环境噪音。
主要观察指标：相同强度0.5，2，4 kHz纯音和不同强度2 kHz纯音诱发的双侧大脑半球听觉皮质脑磁场反应波M100潜伏期、波幅及其等电流偶极在X，Y，Z轴三维的位置。
统计学分析：以SPSS for Windows 10.0统计分析软件进行统计学分析和处理，采用方差分析配伍组设计多个样本均数比较和配对样本t检验，以双侧P < 0.05作为差异有显著性。统计学处理由第一、四作者完成。

2 结果

2.1 参与者数量分析 32名测试对象均完成检测，全部进入结果分析。
2.2 不同频率刺激声诱发的双侧大脑半球听觉皮质脑磁场反应波M100潜伏期、波幅及其等电流偶极在X，Y，Z轴三维的位置比较 见表1，2。

2.3 听阈上30 dB和50 dB 2 kHz纯音诱发的双侧大脑半球听觉皮质脑磁场反应波M100潜伏期、波幅及其等电流偶极在X，Y，Z轴三维的位置 见表3，4。

3 讨论

3.1 老年人大脑听觉皮质脑磁图的特点 随着年龄的增加，老年人大脑听觉皮质存在着逐渐加重的退化性改变，大脑听觉皮质功能区神经细胞被激活的数量和程度亦随年龄增加而减少或下降，从而影响了老年人的中枢听觉系统对声音信号的精确分辨和加工处理。老年人的大脑听觉皮质在激活时间、程度和空间位置发生了重组[16]。从而造成听觉刺激所诱发的大脑听觉皮质脑磁图老年人与青年人就有着很大的不同。作者以前的研究显示其差异和不同主要表现在老年人大脑听觉皮质听诱发磁反应波M100潜伏期延长，反应波幅下降，M100的等电流偶极位置在X，Y，Z轴三维方向均发生了位移或偏离[16]。老年人大脑听觉皮质脑磁图具有的这些变化和特点，就会导致不同频率和强度的声音刺激所诱发的老年人的脑磁场与青年人的差异。
3.2 不同刺激声频率和强度对老年人脑磁图的影响 在影响老年人大脑听觉皮质听觉诱发脑磁图的各种因素中，刺激声的频率和强度是两个非常重要的因素。有学者研究了正常青年人不同频率和强度刺激声诱发的大脑听觉皮质脑磁图的情况。Jacobson等[17]发现在听力正常的青年人250 Hz的短纯音诱发的M100潜伏期比1 000 Hz和4 000 Hz所诱发的平均延长13 ms，并推测此是由于大脑听觉皮质对高低频率声音的感受区存在空间的差异所致。而Soeta等[18]的研究显示中频声音刺激所诱发的M100潜伏期较短，反应波幅较大。250 Hz至2 000 Hz之间频率声刺激诱发的M100波幅与刺激声强度密切相关。Roberts等[19]发现1 000～2 000 Hz声音诱发的M100潜伏期可短至99 ms，而100～500 Hz和3 000～5 000 Hz声音诱发的M100潜伏期可长达153 ms，并且认为这种声音频率信息的编码就包含在大脑颞叶横回所诱发的磁反应波中。本文结果显示0.5 kHz，2 kHz和4 kHz 3种频率纯音声刺激所诱发的老年人大脑听觉皮质磁反应波M100潜伏期和波幅同侧别之间比较其差异有着显著意义（P < 0.01），其中又以处于语言频率的2 kHz所诱发的M100潜伏期最短，波幅最大；而高频的4 kHz所诱发的M100潜伏期最长，波幅最低。各种频率声音之间在同一大脑半球所诱发的M100等电流偶极X，Y，Z轴位置差异也具有统计学的显著性，不同频率的声音在大脑听觉皮质均有其各自的感受和分析功能区。高频的4 kHz所诱发的M100潜伏期最长，波幅最低说明老年人的大脑听觉皮质的老化性退行性变是以感受较高频率声音的听觉皮质区域最早开始而且其退行性变的程度也最重。2 kHz作为人类听觉最重要的中频区域即语言频率，感受这一区域的大脑听觉皮质则退行性变的时间最晚程度最轻。本实验结果还显示虽然50 dB的2 kHz纯音较30 dB的2 kHz纯音诱发的老年人大脑听觉皮质M100潜伏期缩短，波幅增加，但不同强度2 kHz纯音诱发的M100等电流偶极的位置却无显著变化。说明虽然老年人的大脑听觉皮质在激活时间、程度和空间位置上发生了重组，但增加刺激声强度仅能激活大脑听觉皮质更多数量的神经细胞，却不能改变大脑听觉皮质各种频率刺激声激活的区域和范围。
3.3 老年人大脑皮质脑磁图测试应注意的问题 从以上结果和分析可以看出，刺激声的频率和强度对老年人大脑听觉皮质脑磁图的影响与青年人有着较大差异，因此在检测老年人大脑听觉皮质听诱发脑磁图时测试条件的选择和设定就有其特殊的要求。
由于不同频率的声音在大脑听觉皮质均有其各自的功能区定位[20]，所以所选择的刺激声的频率要包括低、中、高各种频率的声音信息，以能诱发大脑听觉皮质各个音频感受区域的磁反应波，全面反映老年人大脑听觉皮质听觉诱发磁场的情况。老年人感受较高频率声音的听觉皮质区域老化性退行性变出现最早而且其退行性变的程度也最重，因此在测试老年人较高频率声音刺激诱发的脑磁图时，刺激声的强度不可过低，否则容易造成反应波引不出而影响结果的判断。

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