脑室出血对早产儿语音音节诱发神经血管耦合的影响

1.研究背景

脑室出血(IVH)是早产儿神经和认知障碍的主要原因，发病率随早产次数的增加而增加。在之前的研究中发现，健康新生儿对音素变化(ba vs. ga)和声音变化(男性vs.女性)的反应是通过神经血管耦合的增加。因此，在目前的研究中，测试患有IVH的早产儿对外部刺激(即语音音节)的反应，并将他们的脑电图(EEG)测量的神经反应和功能性近红外光谱(fNIRS)测量的血流动力学反应与健康的早产儿进行比较。

2.实验方法

2.1 实验被试

8例早产新生儿(6例男性;平均胎龄:30.5周，高级别脑室出血(III或IV)在出生后7天进行检测)；19例健康早产新生儿事件相关电位(ERPs)测定(男性11例;平均GA测试:30.4周GA 1.4)

2.2 实验材料

四个音节(由男性和女性说话者发出的/ba/和/ga/)在语调、强度、总时长(285 ms)、前音和发声共振峰过渡时长(40/ 45 ms)上进行了匹配。

2.3 实验流程

整个实验分为4个block，每个block包含20个音节(5个4音节试验，间隔1600毫秒)，3种类型的块随机出现，总持续时间为108 min。在标准块中出现相同音节(/ba/或/ga/)，而在异常块中出现语音变化(DV)或音素变化(DP) 3次。

图1 实验流程图

2.4 数据采集与分析

脑电数据采集使用ANT设备，采样率为2048Hz，电极阻抗保持在5 kΩ以下。

光学影像采用ISS Imagent血氧计来获取听觉刺激任务中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化。配备32个发光二极管和4个PMT。

光学影像：对每个受试者之间的数据进行归一化处理。数据进行0.03~0.5Hz的带通滤波以消除生理噪声，分段时长为刺激开始前的5s到刺激开始后的25s。

脑电图：脑电数据进行1~20Hz的带通滤波，并降采样至512Hz，分段时长为4s。

3.实验结果

与健康新生儿相比，IVH早产儿两个半球的AUCs明显较小，激活反应也不明显，仅在右侧颞上回(STG)中观察到明显的激活。

图2 光学影像结果图

4.结论

这项研究表明，在行为改变显现之前，或在其他功能监测技术(如脑电图)可见之前，光学成像在识别重症患者脑血流动力学异常方面具有价值。在血管疾病的情况下，脑电图和ERP可能正常或只是短暂改变。在此背景下，结合HD功能光学成像和HD- ERP的多模态成像，可能有助于更清楚地了解整个神经血管单元(神经元和血管)及其病理和有害影响。

5.文献名称及DOI号

Mahmoudzadeh, M., Dehaene-Lambertz, G., Kongolo, G., Fournier, M., Goudjil, S., & Wallois, F. (2018). Consequence of intraventricular hemorrhage on neurovascular coupling evoked by speech syllables in preterm neonates. Developmental cognitive neuroscience, 30, 60–69.

DOI:org/10.1016/j.dcn.2018.01.001