《Developmental Cognitive Neuroscience》:Developmental and Aging Trajectories of 40-Hz Auditory Steady-State Responses: A Systematic Review Across the Human Lifespan
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本综述系统梳理了40-Hz听觉稳态反应(ASSR)在人类生命周期中的发展轨迹,揭示了其在婴幼儿期至青少年期显著增强、成年期趋于稳定、而老年期变化异质性的非线性模式。ASSR作为反映听觉皮层兴奋-抑制(E/I)平衡及时间处理能力的敏感生物标志物,其规范化轨迹的建立对于区分神经精神疾病(如精神分裂症、自闭症谱系障碍)中的病理改变与年龄相关正常变异至关重要。文章强调了未来需要开展跨生命周期的纵向研究以明确神经同步化的成熟与衰退机制。
引言
听觉稳态反应(Auditory Steady-State Response, ASSR)是大脑对周期性听觉刺激产生同步化的节律性神经振荡活动。其中,40-Hz的ASSR因其与伽马波段(30–100 Hz)的神经活动密切相关而受到特别关注,它被认为是反映大脑听觉皮层时间精确性、兴奋与抑制(Excitation–Inhibition, E/I)平衡以及功能连接状态的一个非侵入性重要指标。理解ASSR在整个生命周期中的变化轨迹,对于揭示大脑皮层网络动力学如何支撑认知功能(如听觉时间处理、言语感知)的发育与衰退至关重要。然而,尽管ASSR在临床研究中被广泛应用,但其从发育到衰老的规范轨迹仍不清晰。本系统评价旨在整合利用脑电图(EEG)或脑磁图(MEG)记录获得的、跨越人类生命周期的ASSR随年龄变化的相关证据。
方法与纳入研究概况
本研究遵循系统评价的首选报告项目(PRISMA)指南,在PubMed和Scopus数据库中进行了系统的文献检索,最终纳入了40项符合条件的研究。这些研究涵盖了从婴儿期到老年期的不同年龄段,探讨了ASSR(主要聚焦于30-60 Hz的低伽马范围)的振幅、锁相值(Inter-Trial Phase Coherence, ITPC)、锁相因子(Phase-Locking Factor, PLF)、功率等多种指标与年龄的关系。值得注意的是,不同研究在刺激参数(如40-Hz调幅音、点击序列、频率扫描刺激)、记录技术(EEG或MEG,传感器数量差异大)和分析方法(传感器水平 vs. 源水平)上存在较大异质性,这为结果的直接比较带来了一定挑战。
研究结果:生命周期的非线性轨迹
对纳入研究的定性综合表明,伽马范围的ASSR呈现出明显的非线性生命周期轨迹。
发育轨迹(从婴儿期到青少年期)
证据一致表明,ASSR的强度和同步化能力从婴儿期开始,经历儿童期直至青少年期显著增强。婴儿研究显示,生命最初几个月的40-Hz ASSR非常微弱或不稳定,随后在整个儿童期逐渐增强。多项针对典型发育儿童和青少年的横断面研究报道了年龄与ASSR振幅和/或锁相值之间的正相关关系。一些研究还发现,这种发育性增强存在右半球优势。纵向研究数据也支持这一趋势,表明ASSR的成熟过程主要在青少年早期完成。这种发育性的增强被认为与抑制性(GABA能)环路的成熟、突触修剪、髓鞘形成以及E/I平衡的精细化等神经生物学过程密切相关,这些过程共同提高了听觉通路的时间处理精度和网络效率。
成年期与衰老轨迹
进入成年期及老年期后,ASSR的变化模式变得复杂且异质性增高。部分研究发现,随着年龄增长,40-Hz ASSR的振幅或锁相一致性出现衰减。然而,另一些研究却报告了相反的结果,即老年个体的ASSR反应增强。还有相当数量的研究未发现年龄相关的显著差异。这种不一致性可能源于多种因素的综合作用,包括老年个体在GABA能功能、突触密度、白质完整性以及听觉外周功能(如 cochlear synaptopathy)等方面存在的个体差异。此外,皮层网络的补偿性重组也可能导致ASSR反应的不同变化方向。因此,衰老过程中的ASSR变化并非简单的线性衰退,而是反映了皮层动力学复杂的、个体化的重组。
临床人群的启示
在自闭症谱系障碍(ASD)、22q11.2缺失综合征、Rett综合征以及精神分裂症等临床人群中,ASSR的年龄相关轨迹常常偏离典型发育模式。例如,在ASD患者中,ASSR随年龄增强的模式可能较弱、延迟或表现出不同的脑区偏侧化。而在精神分裂症患者中,ASSR缺损似乎在不同年龄段均持续存在,与年龄的相关性较弱。这些发现提示,神经发育和精神障碍可能影响了听觉皮层网络同步化的正常成熟过程,ASSR的异常轨迹可作为反映其底层E/I平衡失调的敏感生物标志物。
讨论与未来展望
本综述揭示的ASSR非线性生命周期轨迹,强调了将其作为神经发育和衰老生物标志物时考虑年龄因素的重要性。然而,当前研究存在一些局限:生命周期各阶段的数据覆盖不均,婴幼儿期和老年晚期的数据尤其匮乏;绝大多数证据来自横断面研究,难以精确描绘个体内的变化轨迹;研究方法上的异质性限制了结果的直接可比性。
未来研究需要更多设计严谨的纵向研究,追踪个体从童年到老年的ASSR变化。同时,促进刺激范式、记录参数和分析方法的标准化将极大提升结果的可比性和可整合性。将ASSR测量与多模态技术(如结构磁共振、磁共振波谱学、行为评估)相结合,将有助于更深入地阐释其随年龄变化的神经生物学机制。最终,明确ASSR的规范化生命周期轨迹,将显著提高其在神经发育障碍、精神疾病和神经退行性疾病中检测病理改变、评估治疗效果和揭示机制的特异性和解释力。