慢性电刺激对正常听力幼猫耳蜗核的影响
作者：倪道凤 Seldon HL,Shepherd KR,Clark GM
单位：100730北京协和医院耳鼻喉科(倪道凤)，澳大利亚墨尔本大学耳鼻喉科(Seldon HL,Shepherd KR,Clark GM)
关键词：耳蜗；电刺激；动物，实验
中华医学杂志930110 摘要 对探讨慢性电刺激对成熟中听觉系统的影响，本实验选用7只生后2个月的正常听力的幼猫，各3只1侧分别经蜗内、外电极慢性电刺激1061～1543小时，对侧植入电极未行电刺激作对照另1只猫作正常对照。电刺激结束后作脑干冰冻切片，测量前腹侧耳蜗核(AVCN)、后腹侧耳蜗核(PVCN)和背侧耳蜗核(DCN)细胞截面积，未发现刺激侧与对照侧之间存在有意义差别。提示安全范围内的电刺激对幼猫脑干耳蜗核细胞面积无显著影响。
植入人工耳蜗装置刺激残余的听神经纤维产生听觉，或帮助聋儿尽早地得到康复训练，获得言语技能和交流能力。但人们提心这种慢性电刺激是否会影响儿童中枢听觉系统的发育。由于精确地测试幼儿的听力还有一定困难，很可能一些植入人工耳蜗的聋儿蜗尖部还存在有正常功能的螺旋器和节细胞，慢性电刺激对这部分结构是否会造成有害的影响，慢性电刺激对这部分结构是否会造成有害的影响，并引起耳蜗核细胞的神经变性，也是值得重视的问题。我们用安全范围内双相电荷平衡的电流对幼猫行蜗内、外慢性电刺激1061～1543小进，然后作脑干组织病理学研究，观察动物耳蜗核细胞面积的改变。
, 百拇医药
材料和方法
采用7只生后2个月的幼猫，外耳道和鼓膜正常，短声诱发的听性脑干反应阈在正常范围内。分为3个组，蜗内、外电极组各3只猫，分别双植入鼓动阶电极和蜗外电极，一侧接受电刺激，另一侧作植入同种电极未刺激对照。正常对照组1只猫，未植入电极。
蜗内鼓动阶电极含4个铂金环，每环0.3mm宽，环间距0.45mm，距尖部6mm处设置第5个铂金环以作手术时插入深度的标记。蜗外电极为4个直径1mm的铂—铱(90/10)丝球电极。
动物被三羟孕烷二酮—21—醋酸脂—羟—5α—孕烷二酮复合剂(Saffan,9mg/kg)诱导麻醉，气管内插管，吸入氟烷、甲氧氟烷和氧的混合气体维持。按无菌手术程序，耳后切口，暴露并打开听泡，将四环电极经圆窗植入鼓阶，或将蜗外电极的4个球依次固定于圆窗膜、中耳鼓岬表面、颞肌和横窦内。
术后10天开始慢性电刺激。蜗内电极组经蜗尖部的一对电极行电刺激，电流强度0.4～1.0mA，脉宽200μs，电荷密度21.0～52.6μC*cm-2/相；蜗外极组开始均经圆窗—横窦电极对行电刺激，后1只猫圆窗电极故障，改刺激鼓动岬—横窦电极对。刺激电流0.4～1.8mA，脉宽100μs，电荷密度1.27～5.73μC*cm-2/相。
, 百拇医药
幼猫每天接受16小时电刺激，持续3～4个月，所有幼猫刺激总时数1061～1543小时。
慢性电刺激结束后，作经心脏的动脉灌注，断头取脑组织固定于10%中性甲醛液中，冰冻脑干，作成20μm厚的切片，每第5张切片用甲苯胺蓝染色。
用装配有数据转换的DT2851数字化卡的IBM AT兼容微机收集资料，微机与装置在Leitz Dialux 20光学显微镜上的录像机相连，以测量脑干耳蜗核细胞的横截面积和周长。被测量的细胞必须具有清晰可见的核仁，如两个染色的细胞接近、染色的细胞和背景难以区分或细胞当色过浅都不予测量。细胞在处理过程的收缩忽略不计。
分别测量每只猫双侧的AVCN、PVCN和DCN，正常对照猫的一耳在观察中听力下降被淘汰。刺激侧与非刺激侧比较，作u和t检验。
结 果
, http://www.100md.com
本实验共测量了蜗内电极组细胞：刺激侧2830个、对照侧2834个；蜗外电极组细胞：刺激侧2553个、对照侧2659个：测量正常对照组1380个细胞的截面积。
1.AVCN：将每只动物AVCN细胞的面积，刺激侧与对照侧比较，做u检验，蜗内、外电刺激组的P值分别为0.59和0.29，均无统计学意义(表1)。
表1 耳蜗核AVCN细胞平均面积(
,μm2) 组别
动物编号
电刺激侧
对照侧
蜗内组
, 百拇医药 605
308±75
304±70
606
233±61
246±85
611
286±79
265±65
蜗外组
608
306±86
308±76
, http://www.100md.com
610
313±71
287±60
612
300±74
288±67
正常组
627
350±266
2.PVCN：每组动物PVCN细胞的截面积见表2，蜗内、外电刺激组刺激侧与对照侧比较P值均为1.0，差别无统计学意义。
表2 PVCN细胞平均面积(,μm2) 组别
, 百拇医药
动物编号
电刺激侧
对照侧
蜗内组
605
506±175
409±137
606
407±151
539±172
611
535±163
477±148
, http://www.100md.com
蜗外组
608
473±127
447±142
610
436±141
418±122
612
402±150
457±149
正常组
627
579±288
, 百拇医药
3.DCN：蜗内电极组刺激侧903个DCN细胞平均面积347.8μm2，对照侧949个细胞平均面积330.2μm2；蜗外电极刺激侧317个细胞平均面积356.0μm2，对照侧342个细胞平均面积363.1μm2；正常对照动物平均面积281.0μm2(附图)。刺激侧与对照侧相比，P>0.05。
附图 每只动物DCN细胞平均面积直方图
讨 论
本实验采用上述参数电脉冲经蜗内、外电极做长达1061～1543小时的耳蜗慢性电刺激，刺激侧AVCN、PVCN、DCN细胞面积与植入同样长时间电极未作刺激的对照侧相比，差异均无统计学意义，证明了耳蜗的慢性电刺激并不引起正常听力幼猫耳蜗核各核团细胞面积的改变。
, 百拇医药
许多学者已证实听神经的中断引起脑干神经元面积减少。Pasic等[1]发现沙土鼠听神经活动阻断后耳蜗核AVCN大球细胞的面积迅速改变。虽然文献报告[2，3]慢性电刺激并未引成年人工耳蜗植入患者耳蜗核细胞面积有意义的改变，但一些学者发现听神经中断对脑干神经元的影响是和年龄有关。Lippe[4]报告庆大霉素引起新生雏鸡庭神经外侧核头部细胞面积有意义地减少。Hultcrantz等[5]发现致聋的新生猫AVCN大球细胞面积有意义地减少，慢性电刺激对之无有意义的影响。Matsushima等[6]报告致聋幼猫电刺激侧AVCN、PVCN细胞面积有意义地比对照侧大。本实验研究了生后2个月正常听力的幼猫，生理学研究显示慢性电刺激侧和对照侧听力损失的程度和恢复的过程相似，证明安全范围内的慢性电刺激对功猫的听力无有害的影响，也未影响脑干听觉通路声、电刺激产生的冲动的传递功能[7,8]。
另一个要考虑的问题是耳蜗内、外极电慢性植入对耳蜗核细胞面积有无影响。Pfingst[9]发现慢性电极植入引起猴耳蜗核水平性的过程在电极植入期间持续存在。本实验虽有1只未植入电极的正常对照猫，但仅一耳的资料可供利用，未行统计学比较。其AVCN和PVCN细胞面积比植入电极组动物略大，DCN比值入组稍小。分析电极植入不同时间动物的CN资料，并未发现随电极植入时间的延长耳蜗核细胞面积减少的相关性。当然本组动物较少，尚需进一步研究。
, 百拇医药
本实验承蒙澳大利亚Monash大学心理学系提供切片条件，徐瑾大夫协助制作了实验电报，Rodney Millard制作了刺激器，Debbie Cook管理了实验动物，Juddy MeNarghton帮助染色切片，在此表示衷心感谢
注：本研究由美国NIH资助，1989年9月～1990年12月在澳大利亚墨尔本大学完成
参考文献
1 Pasic TR,Rubel EW,Rapid changes in cochlear nucleus cell size following blockade of auditory nerve electrical activity in gerbils,J Comp Neurol,1989,283:474.
2 Clark GM,Shepherd RK,Franz BKH,et al.The histopathology of human temporal bone and auditory central nervous system following cochlear implantation in a patient.Correlation with psychophysics and speech perception results.Acta Otol,1988,9:1.
, http://www.100md.com
3 Teer LI,Linthicum FH,House WF.Histopathologic study of the cochlear nuclei after 10 years of electrical stimulation of the human cochlea.Am J Otol,1988,9:1.
4 Lippe ER.R eduction and recovery of neuronal size in the cochlear nucleus of the chicken following aminoglycoside intoxication.Hear Res.1991,51:193.
5 Hultcrantz M,Snyder R,Rebscher S,et al.Effects of neonatal deafening and chuonic intuacochlear electrical stimulation on the cochlear nucleus in cats. Hear Res,1991,54:272.
, 百拇医药
6 Matsushima JI,Shepherd RK,Seldon HL,et al.Electrical stimulations of the auditory nerve in deaf dittens:effects on cochlear nucleus morphology.Hear Res.1991,56:133.
7 倪道凤，Shepherd RK,许时昂等，幼猫鼓阶内电刺激生理学研究。中国医学科学院学报，1992，14：419。
8 倪道凤，Shepherd RK,Clark GM.蜗外电刺激实验研究。中华耳鼻咽喉科杂志，1992，27：261。
9 Pfingst BE,Sutton D,Miller JM,et al.Relation of psychophysics data to histopathology in monkeys with cochlear implants.Acta Otol,1981,92:1.
(收稿：1992-01-27 修回：1992-10-04), 百拇医药
单位：100730北京协和医院耳鼻喉科(倪道凤)，澳大利亚墨尔本大学耳鼻喉科(Seldon HL,Shepherd KR,Clark GM)
关键词：耳蜗；电刺激；动物，实验
中华医学杂志930110 摘要 对探讨慢性电刺激对成熟中听觉系统的影响，本实验选用7只生后2个月的正常听力的幼猫，各3只1侧分别经蜗内、外电极慢性电刺激1061～1543小时，对侧植入电极未行电刺激作对照另1只猫作正常对照。电刺激结束后作脑干冰冻切片，测量前腹侧耳蜗核(AVCN)、后腹侧耳蜗核(PVCN)和背侧耳蜗核(DCN)细胞截面积，未发现刺激侧与对照侧之间存在有意义差别。提示安全范围内的电刺激对幼猫脑干耳蜗核细胞面积无显著影响。
植入人工耳蜗装置刺激残余的听神经纤维产生听觉，或帮助聋儿尽早地得到康复训练，获得言语技能和交流能力。但人们提心这种慢性电刺激是否会影响儿童中枢听觉系统的发育。由于精确地测试幼儿的听力还有一定困难，很可能一些植入人工耳蜗的聋儿蜗尖部还存在有正常功能的螺旋器和节细胞，慢性电刺激对这部分结构是否会造成有害的影响，慢性电刺激对这部分结构是否会造成有害的影响，并引起耳蜗核细胞的神经变性，也是值得重视的问题。我们用安全范围内双相电荷平衡的电流对幼猫行蜗内、外慢性电刺激1061～1543小进，然后作脑干组织病理学研究，观察动物耳蜗核细胞面积的改变。
, 百拇医药
材料和方法
采用7只生后2个月的幼猫，外耳道和鼓膜正常，短声诱发的听性脑干反应阈在正常范围内。分为3个组，蜗内、外电极组各3只猫，分别双植入鼓动阶电极和蜗外电极，一侧接受电刺激，另一侧作植入同种电极未刺激对照。正常对照组1只猫，未植入电极。
蜗内鼓动阶电极含4个铂金环，每环0.3mm宽，环间距0.45mm，距尖部6mm处设置第5个铂金环以作手术时插入深度的标记。蜗外电极为4个直径1mm的铂—铱(90/10)丝球电极。
动物被三羟孕烷二酮—21—醋酸脂—羟—5α—孕烷二酮复合剂(Saffan,9mg/kg)诱导麻醉，气管内插管，吸入氟烷、甲氧氟烷和氧的混合气体维持。按无菌手术程序，耳后切口，暴露并打开听泡，将四环电极经圆窗植入鼓阶，或将蜗外电极的4个球依次固定于圆窗膜、中耳鼓岬表面、颞肌和横窦内。
术后10天开始慢性电刺激。蜗内电极组经蜗尖部的一对电极行电刺激，电流强度0.4～1.0mA，脉宽200μs，电荷密度21.0～52.6μC*cm-2/相；蜗外极组开始均经圆窗—横窦电极对行电刺激，后1只猫圆窗电极故障，改刺激鼓动岬—横窦电极对。刺激电流0.4～1.8mA，脉宽100μs，电荷密度1.27～5.73μC*cm-2/相。
, 百拇医药
幼猫每天接受16小时电刺激，持续3～4个月，所有幼猫刺激总时数1061～1543小时。
慢性电刺激结束后，作经心脏的动脉灌注，断头取脑组织固定于10%中性甲醛液中，冰冻脑干，作成20μm厚的切片，每第5张切片用甲苯胺蓝染色。
用装配有数据转换的DT2851数字化卡的IBM AT兼容微机收集资料，微机与装置在Leitz Dialux 20光学显微镜上的录像机相连，以测量脑干耳蜗核细胞的横截面积和周长。被测量的细胞必须具有清晰可见的核仁，如两个染色的细胞接近、染色的细胞和背景难以区分或细胞当色过浅都不予测量。细胞在处理过程的收缩忽略不计。
分别测量每只猫双侧的AVCN、PVCN和DCN，正常对照猫的一耳在观察中听力下降被淘汰。刺激侧与非刺激侧比较，作u和t检验。
结 果
, http://www.100md.com
本实验共测量了蜗内电极组细胞：刺激侧2830个、对照侧2834个；蜗外电极组细胞：刺激侧2553个、对照侧2659个：测量正常对照组1380个细胞的截面积。
1.AVCN：将每只动物AVCN细胞的面积，刺激侧与对照侧比较，做u检验，蜗内、外电刺激组的P值分别为0.59和0.29，均无统计学意义(表1)。
表1 耳蜗核AVCN细胞平均面积(
,μm2) 组别动物编号
电刺激侧
对照侧
蜗内组
, 百拇医药 605
308±75
304±70
606
233±61
246±85
611
286±79
265±65
蜗外组
608
306±86
308±76
, http://www.100md.com
610
313±71
287±60
612
300±74
288±67
正常组
627
350±266
2.PVCN：每组动物PVCN细胞的截面积见表2，蜗内、外电刺激组刺激侧与对照侧比较P值均为1.0，差别无统计学意义。
表2 PVCN细胞平均面积(
,μm2) 组别, 百拇医药
动物编号
电刺激侧
对照侧
蜗内组
605
506±175
409±137
606
407±151
539±172
611
535±163
477±148
, http://www.100md.com
蜗外组
608
473±127
447±142
610
436±141
418±122
612
402±150
457±149
正常组
627
579±288
, 百拇医药
3.DCN：蜗内电极组刺激侧903个DCN细胞平均面积347.8μm2，对照侧949个细胞平均面积330.2μm2；蜗外电极刺激侧317个细胞平均面积356.0μm2，对照侧342个细胞平均面积363.1μm2；正常对照动物平均面积281.0μm2(附图)。刺激侧与对照侧相比，P>0.05。
附图 每只动物DCN细胞平均面积直方图
讨 论
本实验采用上述参数电脉冲经蜗内、外电极做长达1061～1543小时的耳蜗慢性电刺激，刺激侧AVCN、PVCN、DCN细胞面积与植入同样长时间电极未作刺激的对照侧相比，差异均无统计学意义，证明了耳蜗的慢性电刺激并不引起正常听力幼猫耳蜗核各核团细胞面积的改变。
, 百拇医药
许多学者已证实听神经的中断引起脑干神经元面积减少。Pasic等[1]发现沙土鼠听神经活动阻断后耳蜗核AVCN大球细胞的面积迅速改变。虽然文献报告[2，3]慢性电刺激并未引成年人工耳蜗植入患者耳蜗核细胞面积有意义的改变，但一些学者发现听神经中断对脑干神经元的影响是和年龄有关。Lippe[4]报告庆大霉素引起新生雏鸡庭神经外侧核头部细胞面积有意义地减少。Hultcrantz等[5]发现致聋的新生猫AVCN大球细胞面积有意义地减少，慢性电刺激对之无有意义的影响。Matsushima等[6]报告致聋幼猫电刺激侧AVCN、PVCN细胞面积有意义地比对照侧大。本实验研究了生后2个月正常听力的幼猫，生理学研究显示慢性电刺激侧和对照侧听力损失的程度和恢复的过程相似，证明安全范围内的慢性电刺激对功猫的听力无有害的影响，也未影响脑干听觉通路声、电刺激产生的冲动的传递功能[7,8]。
另一个要考虑的问题是耳蜗内、外极电慢性植入对耳蜗核细胞面积有无影响。Pfingst[9]发现慢性电极植入引起猴耳蜗核水平性的过程在电极植入期间持续存在。本实验虽有1只未植入电极的正常对照猫，但仅一耳的资料可供利用，未行统计学比较。其AVCN和PVCN细胞面积比植入电极组动物略大，DCN比值入组稍小。分析电极植入不同时间动物的CN资料，并未发现随电极植入时间的延长耳蜗核细胞面积减少的相关性。当然本组动物较少，尚需进一步研究。
, 百拇医药
本实验承蒙澳大利亚Monash大学心理学系提供切片条件，徐瑾大夫协助制作了实验电报，Rodney Millard制作了刺激器，Debbie Cook管理了实验动物，Juddy MeNarghton帮助染色切片，在此表示衷心感谢
注：本研究由美国NIH资助，1989年9月～1990年12月在澳大利亚墨尔本大学完成
参考文献
1 Pasic TR,Rubel EW,Rapid changes in cochlear nucleus cell size following blockade of auditory nerve electrical activity in gerbils,J Comp Neurol,1989,283:474.
2 Clark GM,Shepherd RK,Franz BKH,et al.The histopathology of human temporal bone and auditory central nervous system following cochlear implantation in a patient.Correlation with psychophysics and speech perception results.Acta Otol,1988,9:1.
, http://www.100md.com
3 Teer LI,Linthicum FH,House WF.Histopathologic study of the cochlear nuclei after 10 years of electrical stimulation of the human cochlea.Am J Otol,1988,9:1.
4 Lippe ER.R eduction and recovery of neuronal size in the cochlear nucleus of the chicken following aminoglycoside intoxication.Hear Res.1991,51:193.
5 Hultcrantz M,Snyder R,Rebscher S,et al.Effects of neonatal deafening and chuonic intuacochlear electrical stimulation on the cochlear nucleus in cats. Hear Res,1991,54:272.
, 百拇医药
6 Matsushima JI,Shepherd RK,Seldon HL,et al.Electrical stimulations of the auditory nerve in deaf dittens:effects on cochlear nucleus morphology.Hear Res.1991,56:133.
7 倪道凤，Shepherd RK,许时昂等，幼猫鼓阶内电刺激生理学研究。中国医学科学院学报，1992，14：419。
8 倪道凤，Shepherd RK,Clark GM.蜗外电刺激实验研究。中华耳鼻咽喉科杂志，1992，27：261。
9 Pfingst BE,Sutton D,Miller JM,et al.Relation of psychophysics data to histopathology in monkeys with cochlear implants.Acta Otol,1981,92:1.
(收稿：1992-01-27 修回：1992-10-04), 百拇医药