基于扫频耳声发射的听觉反馈调节研究

摘要

中枢听觉系统不仅有听觉传入通路接收声信息实现听觉，还能据此产生反馈信息并通过内侧橄榄耳蜗复合体(medial olivocochlear complex，MOC)的传出神经支配调节耳蜗外毛细胞(outer hair cells，OHCs)的活动，称为听觉反馈调节。听觉反馈调节使得耳蜗具有宽广的动态范围和频率特异性，并在听力保护、声源定位、嘈杂环境中的语言辨识能力等方面具有重要作用。由于耳声发射(Otoacoustic emissions，OAEs)是OHCs运动的产物，故听觉反馈对耳蜗活动的任何调节都可以通过OAEs信号的变化反映出来，OAEs检测为听觉反馈机制研究提供了一种有效途径。然而，目前的OAEs检测方法存在耗时较长、频率范围较窄、分辨率不足等局限性，导致现有研究在听觉反馈调节上存在较大分歧。为此，本文提出采用扫频音作为刺激声诱发刺激频率耳声发射(stimulus frequencyOAEs，SFOAEs)，以高效率、高分辨率地进行听觉反馈调节研究。
　　本文第一章介绍了听觉反馈调节的生理学基础，综述了OAEs用于听觉反馈研究的意义与现状。第二章详细阐述了扫频SFOAE检测的关键技术方法，包括扫频刺激声的频域合成、刺激声幅度的校准、产生SFOAEs的实验方案以及从背景噪声中分离提取SFOAEs的跟踪滤波器等，并介绍了扫频SFOAE检测平台的搭建。第三章从可行性、可靠性、有效性三方面分析了扫频方法的性能，证实其可以作为一种可靠且更准确的方式测量SFOAEs，从而用于听觉反馈研究。其中可行性通过SFOAEs可以成功地在人耳中测得但无法在试管中测得来阐释，可靠性通过对比重复测量的结果来检验，有效性通过与传统听力图检测对比来验证。扫频方法性能的验证为下一章将其用于听觉反馈研究奠定了基础。第四章中测量有、无另一刺激声在对侧耳播放时同侧耳的扫频SFOAEs，探究对侧声刺激(contralateral acoustic stimulation，CAS)激活MOC传出神经调节OHCs的活动对扫频SFOAEs带来的变化。比较了有无CAS时扫频SFOAEs的幅度谱和相位谱，深入研究了频率范围内可能的幅度变化。第五章则进一步研究了不同强度、类型的CAS激发听觉反馈调节对扫频SFOAEs的影响。
　　扫频SFOAEs方法可以克服传统方法的局限性，实现高清晰度下有效、可靠地OAEs测量。扫频SFOAEs技术提供了一种创新的方法来研究听觉反馈调节，避免了传统研究的争议性，从而有助于我们更好地理解听觉系统的工作机制。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 听觉反馈调节的生理学基础

1．1．2 听觉传出神经系统对听觉活动的调控

1．1．3 耳声发射

1．1．4 听觉反馈与耳声发射的关系

1．2 课题研究的背景及意义

1．2．2 听觉反馈调节对于听力保护等功能的重要性

1．3 国内外研究现状与发展趋势

1．3．1 耳声发射

1．3．2 听觉反馈调节

1．4 研究构想

1．5 本文研究内容

第2章 扫频SFOAE检测技术的实现

2．1 SFOAE检测方法概述

2．2 扫频SFOAE检测技术实现

2．2．1 扫频音的合成

2．2．2 鼓膜声压估算与刺激声幅度校准

2．2．3 基于双声抑制的扫频SFOAEs产生

2．2．4 基于阈值拒绝和同步平均的实验数据预处理

2．2．5 基于动态跟踪滤波器的扫频SFOAEs提取

2．2．6 扫频SFOAEs时频分析

2．2．7 数据分析流程总结

2．3 扫频SFOAE检测的软硬件系统设计

2．3．1 硬件系统搭建

2．3．2 软件程序设计

2．4 本章小结

第3章 扫频SFOAE检测方法验证与分析

3．1 扫频SFOAE检测方法验证

3．1．1 可行性

3．1．2 可靠性

3．1．3 有效性

3．2 扫频SFOAE检测的优越性

3．2．1 扫频方法检测效率及分辨率

3．2．2 检测稳定性与效果

3．2．3 信号幅度相位特征

3．3 本章小结

第4章 扫频SFOAE用于听觉反馈研究可行性

4．1 耳声发射用于听觉反馈研究的理论依据

4．2 对侧刺激声对同侧耳SFOAEs的影响

4．2．1 刺激声的设置

4．2．2 刺激声播放方案

4．2．3 信号提取与分析

4．2．4 有无对侧刺激声时SFOAEs对比

4．3 本章小结

第5章 不同CAS激发听觉反馈对SFOAEs的影响

5．2 研究内容与方案设计

5．3 数据分析

5．3．1 不同对侧刺激声强度

5．3．2 不同对侧刺激声类型

5．4 扫频SFOAE研究听觉反馈的优势

5．5 听觉反馈对侧抑制现象的可能应用

5．6 本草小结

第6章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读学位期间学术成果及获奖