近红外光谱法测量不同强度的纯音调刺激对大脑皮层的激活模式

01. 研究背景

在严重听力损失或耳聋的情况下，可以使用人工耳蜗尽可能地恢复听力，这种植入物通过电流刺激听觉神经，取代了内耳的功能。一般来说，对于CI使用者，尤其是儿童，客观评估这种刺激是否到达大脑皮层并触发所需的听觉感觉是困难的。这主要是由于使用了传统的神经成像模式。因此，需要另一种可靠的、经常适用的、临床可用的验证方法。

02. 研究方法

2.1 被试

10名成人(6男4女)受试者，年龄分布于29.5±9.1岁参加了实验。所有参与者都是右利手，视力正常或矫正至正常，听力均正常且左右耳无明显听力区别。

2.2 实验材料

6个不同的听觉刺激（1kHz的正弦波，幅度由4Hz与10Hz的正弦波调制，采样44.1kHz）。

2.3 实验流程

每位被试都要经历2（强度：高/低）×3（双声道/左右耳单声道）×10试次，再额外加10个无刺激的静音试次。5轮记录完毕，每轮14试次。

2.4 数据采集和处理

近红外记录上，采用一个多通道系统(Imagent, ISS Inc.)来测量并计算HbO与Hb的变化，采样率为8Hz，使用修正的比尔-朗伯定律方法。多通道系统包括12个光电倍增管探测器和16个源(每个源两个波长，690 nm和830 nm，合并在一个发射器中)。源与探测器间隔3cm。由专家对原始fNIRS数据进行目视检查后，去除信号质量(测量噪声)较差的通道。此外，包含运动伪影的试验被排除在计算任务相关的变化和地形分布中。为了进一步减少伪影，采用了一个0.08Hz 的3阶低通巴特沃斯滤波器。采用了一个0.015Hz的高通巴特沃斯滤波器去除基线漂移。

03. 研究结果

图一描述了两个脑半球的所有研究结果，展示了所有10个被试的左右及双声道、高低强度的兴趣区域相关的血液动力学。

图一

04. 结论

本研究的目的是通过近红外光谱(fNIRS)研究10名被试在不同强度的空间呈现声音时大脑活动的差异。我们发现不同条件和roi的激活模式存在显著差异，但并不如最初预期的那么清晰，这可能与注意过程的差异有关。在额叶区域发现了额外的激活模式。与这些激活模式相反，我们发现在两个半球的中央和顶叶区域的HbO有强烈的下降，可以看到这反映了一个特定的皮层区域没有参与或失活。

Cortical activation patterns to spatially presented pure tone stimuli with different intensities measured by functional near-infrared spectroscopy

DOI：10.1002/hbm.24034