《Frontiers in Neuroscience》:Functional connectivity study on visually evoked auditory response based on high-density electroencephalography
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本研究采用256导联高密度脑电图(HD-EEG)技术,通过标准化低分辨率脑电磁断层扫描(sLORETA)分析视觉诱发听觉反应(vEAR)人群的神经活动特征。发现vEAR组在连线测验B部分(TMT-B)表现更优,脑电频谱显示δ/θ频段功率增强而α1/α2/β3/γ频段功率降低,功能连接分析揭示右侧扣带回(BA30)与初级听觉皮层(BA41)间β3频段同步性增强,为跨感觉通道交互的神经机制提供了新证据。
引言
联觉(Synesthesia)是一种特定感官或认知诱导下产生非典型并发感觉的神经现象,其中视觉诱发听觉反应(vEAR)作为最常见亚型(患病率5–20%),其机制存在跨激活理论与去抑制理论争议。当前研究认为vEAR涉及感觉处理、信息整合(顶叶皮层)及认知控制(额顶皮层)三级认知功能。高密度脑电图(HD-EEG)凭借高时间分辨率与优化空间定位能力,为探索vEAR的皮层活动特性提供了理想工具。
材料与方法
招募37名vEAR受试者与34名非vEAR对照(年龄、性别匹配),均接受听力阈值、教育年限及连线测验(TMT-A/B)评估。采用256导联EGI HydroCel传感器网记录静息态脑电,信号经0.5–70 Hz带通滤波与独立成分分析(ICA)去噪后,通过标准化低分辨率脑电磁断层扫描(sLORETA)进行源定位分析。功能连接计算聚焦双侧视觉皮层(BA17–22)、后扣带回皮层(PCC, BA30–32)及听觉皮层(BA41–42)区域,统计检验采用错误发现率(FDR)校正。
结果
患者与人口学特征
vEAR组TMT-B完成时间(26.28±3.83 s)显著短于非vEAR组(46.65±5.97 s)(p<0.05),提示其执行功能与任务切换效率更优。两组在TMT-A、教育水平无显著差异。
脑电图分析
vEAR组δ频段(2–3.5 Hz, p=0.005)与θ频段(4–7.5 Hz, p=0.016)相对功率显著升高,而α1(8–10 Hz, p=0.016)、α2(10–12 Hz, p=0.011)、β3(21.5–30 Hz, p=0.024)及γ频段(30.5–44 Hz, p=0.048)功率降低,反映其基础神经振荡模式异常。
源定位
sLORETA显示vEAR组在α2频段的后扣带回皮层(BA31, p=0.0306)与β2频段的岛叶皮层(BA13, p=0.0306)激活显著减弱,提示视觉想象与多感觉整合相关脑区活动抑制。
功能连接
vEAR组右侧扣带回(BA30)与右侧初级听觉皮层(BA41)间β3频段线性连接强度显著增强(FDR校正后p=0.045),表明跨感觉皮层同步性升高可能为vEAR关键神经标记。
讨论
vEAR受试者优异的TMT-B表现与其增强的认知控制能力一致,支持联觉伴随“正向”神经功能优化的假说。δ/θ频段功率升高可能关联语义处理与情景记忆整合,而α/β/γ频段功率降低反映感觉信息门控机制调整。后扣带回(BA31)与岛叶(BA13)活动减弱进一步印证顶叶-边缘系统在vEAR中的枢纽作用。右侧听觉皮层与扣带回间β3频段连接增强,为去抑制理论提供了生理学证据,表明vEAR可能源于视觉-听觉通路固有连接的失抑制性强化。研究局限包括依赖受试者主观报告、缺乏行为学时间锁设计及样本量有限,未来需结合实时感知报告与多模态影像深化机制探索。
结论
vEAR人群呈现独特的脑电频谱模式与跨皮层连接特征,高密度脑电图技术成功揭示了其感觉整合神经环路的特异性,为理解联觉的个体差异提供了重要电生理依据。