视听研究在东西方交融中汇合

2006年第二届上海国际生理生物物理大会：听视科学和医学于2006年11月6日在上海落幕，来自全球十几个国家的数百名专家和学者在为期三天的盛会中，各自展示了在听觉视觉的基础和临床研究、听视觉综合研究和其他生理生物物理领域取得的最新成果，颇为壮观！本次大会由16名在这些领域卓有成就的专家做了专题报告，同时与会者在21个分会场宣读了近三百篇研究论文，是近年来眼科和耳科学高度发展的一个顶峰，正如大会的主题演讲者美国著名学者尼尔森.江教授指出的一样“我们倍加努力地总结出对视听这两个感官的全面认识，目的是对其中任何一个感官的理解便会帮助我们对另一个感官的研究。”目前，科学家们对人类感官的研究已经不再仅限于对某一感官孤立的观察和试验，科学手段的高度发展和研究方法的不断提高赋予我们一个崭新的视野，使得我们能够通过对人类各感官错综复杂的工作机制和病理中探索出具有共性的原则和规律，从而帮助我们更有效地去解决疾病给视听带来的问题和困难，其目的是让我们听得更好，看得更清。
听觉和大脑可塑性的研究
近年来，听觉科学家对大脑和听觉系统可塑性的研究不断升温，界定大脑可塑性的作用和特点可以更有效地帮助听障患者进行康复。来自美国德克萨思州立大学的穆勒教授在其《听觉系统神经可塑性和失调研究》论文中，对此做了精彩的阐述。他认为人类的神经系统具有可塑性，既能改变其功能，也能对此进行重组。这种可塑性常与功能改变有关，可用来帮助人体适应变化的需求，同时将大脑和脊椎受损部位的职能转移到仍然完好的部位，以便继续进行下去。神经系统的可塑性对残疾人使用象人工耳蜗这些辅助器械也是非常重要的，可以帮助患者重新适应新的环境。需要指出的是这种可塑性既对儿童发育有益，也对因衰老导致的身体变化有用。更重要的是神经可塑性可通过人体的内在信号来调节，同时还受外界因素的影响。在阐述可塑性的益处时，穆勒教授进一步指出神经可塑性也能对人体产生负面影响，导致疾病和系统失调，比如耳鸣和神经疼痛。产生这些症状是生理失调和疾病，而与其相关的解剖部位乃是人的中枢神经。与此相同的还有其它疾病。因可塑性改变产生的疾病症状可能和许多因数相关，如特殊刺激、输入信号剥夺、外伤发炎等，不过这些症状可得到治疗，需要注意的是在临床上由于缺乏形态变化的准确信息，给诊断和治疗带来了极大的困难。这些研究为临床上常见的听觉剥夺和听觉适应等现象做了进一步的理论阐述，具有非常重要的意义。 英国MCR听觉研究所的学者大卫.莫尔宣读的题为《听皮层能动性》论文，从认知和有意识聆听的角度来阐述大脑听觉可塑性的重要性。目前，学界开始重新认识大脑在聆听过程的积极作用。前不久在英国召开的第二界听皮层国际大会便是以《聆听大脑》作为副标题，强调了大脑的能动作用和对听觉能力的影响。其实，早在50年前，著名学者Zwislocki和他的同事就发现只要通过练习，强调目的性，受试者的纯音听力阈值能大大提高，表明了认知和其它因素对听觉的影响。不过真正有实质性进展还是因为最近认知神经科学的发展才能测试这些因素，尤其是从年幼动物经验相关的视觉可塑性的研究中，科学家发现了和肿瘤及经验有关的皮层可塑性，直接影响人们的嗅觉、听觉和视觉这三个感觉器官。大量试验表明在恒定声刺激下，神经反应能够预测行为反应的结果，更重要的是这两种反应均随着其它非感觉条件的要求而变化，因此，目前科学家们开始研究听觉、视觉和其它感觉器官之间的相互影响和作用。值得注意的是听觉和视觉心理声学家开始借用信息理论的“处理有效率论”，逐步替代过去流行的“中枢处理论”。同样，我们还注意到“能量掩蔽”和“信息掩蔽”之间的重要区别，前者主要描述掩蔽噪音对听觉感知的线性作用，而后者则揭示了语言中的那些重要的象言语的特征，如节奏、意义和上下文的背景等。作者强调自从早期Zwislocki的研究以来，由于对培训材料的学习和对语言应用技巧的练习显示出明显的效果，听觉感知学习变成一个重要的研究课题，使得我们能更好地理解听觉和视觉的工作机制，尤其是和其它疾病或病变之间的能动关系。另外，作者还对听觉处理系统神经的上传和下传的作用和特点，输入刺激声对听皮层功能的影响等做了详细的阐述。最后，该论文指出我们应该充分利用现有的神经影响技术，比如高频MEG或单试的EEG等，对听皮层神经能动性做进一步的研究。
对大脑听神经可塑性的一个有趣临床研究来自德国雷更堡大学心理治疗系的兰股思教授等，他们在《单耳14小时使用耳塞引起的听阈下降》论文中，报道了对25名听力正常受试者的试验结果。通过心理声学和对大脑运动皮层的电生理测试，他们发现受试者的测试耳纯音阈值民明显升高，而对耳的听阈值则没有出现任何变化；同时，这些受试者运动皮层兴奋程度现实明显的增加。该试验表明虽然只有10个小时的短暂的临时性传导听力损失，但是大脑的听觉和非听觉部位却开始习服或适应过程，从另一个角度证实大脑皮层的可塑性。当然，为了更好地认识这些可塑性的机制，需要进一步更深入的试验和研究。
耳鸣的产生机制、诊断和治疗的基础和临床研究
从本次论文讨论安排来看，耳鸣是个重点分会，云集了众多的世界知名耳鸣专家学者，如美国著名耳鸣研究专家、耳鸣习服疗法创始人，Pawel J. Jastreboff教授和Margaret Jastreboff教授、美国步伐罗大学听觉耳聋中心的理查德.萨维教授、新西兰奥克兰大学的罗那德.估迪等，有相当多的论文在会上交流，分别涉及了耳鸣的临床分类、产生机制、病理研究、动物试验模型、诊断技术、治疗方法、药物使用等各方面。可以说，这是目前对耳鸣研究最深入最全面的一次国际学术会议。萨委教授在其《耳鸣：人类大脑影像、动物试验模式和生理相关性》论文介绍了该实验室对耳鸣最新研究成果。他们认为耳鸣来源于中枢听觉系统，为了证实这一点，使用了正电子发射性电子计算机扫描断层仪(PET)等影像检测技术，观察和分析不同耳鸣患者听皮层因各种试验条件诱发的神经活动。比如，他们通过试验分别测试了三组不同原因引起的耳鸣患者，发现其中面颊运动诱发耳鸣患者的耳鸣感觉耳的对则听皮层活动明显增加。与此相比，使用声音信号刺激却同时激活患者的左右听皮层，显然，面颊运动诱发和声音产生的耳鸣的神经活动类型截然不同，为耳鸣源自中枢系统提供了试验证据。萨维教授还详细介绍了该实验室建立的一种独特的耳鸣动物试验模型，叫做“间隙型诱发剧渴躲避条件反射法”(schedule induce polydipsia avoidance conditioning, SIPAC)，用于观察和测试小鼠药物或噪音诱发性耳鸣的产生和临床行为特征。 当然，在讨论耳鸣诊断和治疗技术时，我们必须关注美国Jastreboff教授的工作成果。 Jastreboff 教授现是美国Emory医学大学耳鼻喉系耳鸣及听觉过敏研究中心主任, 多年从事耳鸣机制的病理基础和临床研究，自从在80年代中期首次提出耳鸣习服治疗(tinnitus retraining therapy, TRT) 理论后，学界对耳鸣的治疗有了新的突破性的认识，世界各地开始试验和论证不同的治疗方案，以求获得有效的耳鸣治疗效果。如今，习服疗法已经在32个国家和地区广泛应用于耳鸣临床康复治疗，取得了良好效果。
在本次会上，Pawel 和Margaret Jastreboff教授夫妇分别做了《耳鸣神经生理学模式和耳鸣习服治疗：从理论到临床》和《耳鸣治疗和声音治疗法》的讲座。虽然国内学界对习服治疗法并不陌生，但是聆听Jastreboff教授面授机宜、分享其多年科研成果，这在国内尚属首次。他们认为神经生理模式是使用习服治疗方法的理论基础，也是掌握患者咨询技巧的核心要点。神经生理模式不仅揭示了耳鸣产生的机制，更重要的是解释了耳鸣作为一种疾病如何下意识地影响患者。他们认为治疗耳鸣的关键不应单纯去寻找并努力根除耳鸣产生的病理机制，这是不可能的，相反，应该淡化、减弱、最后终止听觉系统和自主神经和感觉系统之间的功能关联，即慢慢改善或习惯后者对耳鸣感知的负面反应。成功实施习服治疗必须掌握咨询和声音治疗法二位一体的结构，尤其认识咨询所起到的重要作用。为此，他们对耳鸣患者的五种临床症状和特点进行分类，有利于耳鸣对症治疗，可以指导听力学家更有效地使用声音治疗和听力康复。另外，Jastreboff在讨论各种耳鸣的临床特征中，专门阐述了hyperacusis和misphonia 这两个术语的区别，前者是对声音，尤其是对强声恐惧，译成“恐声症”，而后者是对声音讨厌、不喜欢，译成“厌声症”。恐声症患者对声音强度的生理承受极限降低，而厌声症则是患者在心理上对某种声音的不愉快或厌恶的感觉。区分这两种病人是为了更好地对症下药，制定出相应的治疗方案，而传统治疗对不同耳鸣患者几乎不作区分，因此治疗效果不高。
在会上，还有许多对耳鸣研究的新成果，如美国麻省眼耳鼻喉医院的麦尔切尔等介绍了他们使用功能性磁共振成像设备（fMRI）对耳鸣患者进行客观测试结果，试图建立具有临床意义的测试手段。来自比利时安特微普大学神经外科系的赖德等报道了他们通过对听皮层和体感皮层电极植入，输入电刺激信号来抑止或治疗耳鸣及疼痛。他们试图从脑皮层来分析耳鸣和疼痛的产生机制，并寻找有效的治疗手段。首期12名患者的试验结果表明纯音比白噪音的抑止效果更佳，达到97％。来自加拿大RMW 听力语音实验室的听力学家介绍了一种新型耳鸣临床测试核治疗仪器：听尼特，这是一种基于PC个人计算机而设计、研制的，由硬件和软件两部分组成。听尼特?针对耳鸣的检测、诊断行为，专门设计了耳鸣的诊断功能。利用该功能，临床医生可以快速、便捷地设置各种声音音源，其频率和强度的精确度都远超过普通听力计的水平，达到了1Hz和1dB。此外，听尼特?还提供了详细的问诊表格、耳鸣评估表和非常完善的康复手段。
人工耳蜗的深入研究和技术发展
人工耳蜗在本次大会上也是一热门课题，笔者参加了各种相关讨论和介绍。在开幕式中，国内著名耳鼻喉科专家，王正敏院士做了《人工耳蜗在中国》的主题发言。王教授介绍了从80年代早期开始，国内对人工耳蜗的研究和引进国外技术的发展历程。目前，中国已经做了3307例人工耳蜗植入手术，其中60％患者年龄在3－7岁之间，不过1－3岁的婴幼儿也达到11.7％。国内在2003年开始研制出多通道人工耳蜗，目前该器械仍在进行临床试验，不过，根据王教授介绍，前期的试验结果效果达到预期希望。 这次会议主要从三个方面介绍人工耳蜗的研究进展，其一是继续对人工耳蜗的编码和算法进行深入探讨。在这方面，尤以美国加州大学和豪思耳研所研究小组的成果为代表。该小组的曾凡刚教授在会上做了题为《提高人工耳蜗使用者对音乐和音调式语言的感知》的报告。目前全球有十多万名人工耳蜗植入者的听力得到极大改善，但是他们面临的最大问题是有效地处理和感知音调线索（pitch cue）。曾教授认为由于这个问题，人工耳蜗使用者在欣赏音乐、理解象中文这种音调式语言和在噪音环境里识别言语等方面会有很大困难。为此，他们建议能动性地改变电刺激率和位置，以便更好地对影响音调的基频进行编码，其次，他们提议加强在时阈包络中对基频的代表；最后，从病人残余听力考虑，我们应充分利用患者的低频残余听力，保证提供更多的时阈和音调线索信息。在会上，曾教授介绍了使用这些方法的前期临床试验结果，已经显示良好的效果。 同样为了改善和提高对音调式语言的理解，美国Advanced Bionics 的专家介绍了他们研制的人工耳蜗新算法。《使用同步电流驾驭技术提高音调式语言的频谱特征》的论文讨论了这种用于人工耳蜗的信号处理算法，它可以将输入信号分成多达120频段，精确地同时调节分配到不同电极的电流量，大大增加时阈和频谱信息量，从而能帮助其母语为中文、泰语、越南语等语种的患者更有效地理解语言。根据作者介绍，目前大量使用的人工耳蜗算法还没有这种语言处理能力。
其二是对人工耳蜗植入者的效果进行评估。这在临床上非常重要，任何一种新技术或新的手术方法都必须证明对患者有益和有效。西班牙纳瓦拿大学的曼里克等在会上宣读了题为《人工耳蜗对语前和语后重度听力损失患者治疗结果的分析》论文。在对分布在西班牙5个听力中心的877名耳蜗植入者的分析和随访的基础上，他们认为人工耳蜗极大改善这些患者的交流能力，是一种有效的治疗手段。同时，他们认为影响耳蜗使用效果有许多因素，如听力损失时间长短、植入时的患者年龄、患者的内耳发育和患者及其家庭的心态和期望等。北京耳鼻喉研究所的刘博等也在会上报道了他们对国内人工耳蜗植入者效果评估的结果。《语后聋人工耳蜗植入和生活质量》的论文介绍他们从1997年到2005年植入的37例语后聋患者的使用情况。生活质量量化表的分析结果表明人工耳蜗对这些患者的生活质量有明显的影响，同时证明经过汉化的人工耳蜗植入生活质量量化表能够在中国使用。
其三是对人工耳蜗植入手术的讨论。针对不同患者的手术方法。其中，土耳其哈思特迫大学的赛纳络格卢的论文《对耳蜗畸形的患者实施植入手术的结果》分析和介绍了56名这类患者的植入手术。根据耳蜗畸形程度和部位将其分成四类，使用不同的手术，分别成功植入耳蜗，他们认为只要严格测试和精心准备，耳蜗植入手术是安全的，也是有效的。
这次大会充分展示了视听研究的最新成果，如果从数字技术的应用来看的话，许多对软硬件研究成果无所不包，如用于人工视觉的微电子刺激器、视觉辅助器的影响摄取数字信号处理技术、耳鸣和听力数字技术开发、双耳处理对言语特征摄取的计算机模型建立等；如果从生理学角度来看，我们可以看到从动物听觉器官的各种试验到人类的视觉机理深入研究，从脉冲噪音对小鼠耳蜗外毛细胞的早期影响到视网膜的分子新陈代谢的分析，从临床上来看，我们注意到慢性肾功能衰减和听力损失之间的关系、瓶装车间噪音和听力下降的因果联系等，由于篇幅有限，这里不能一一赘述。将视觉和听觉结合起来研究人类交流特征的跨学科研究方式，在这次大会上得到肯定，无疑，对我们今后的研究提供了新的路径，我们期望沿着这个方向，会有更多的研究成果问世。