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前庭系统生理基础(9b):前庭性眼震/速度储存机制

 吴海香 2019-05-15

编者按:

前庭性眼震由慢相和快相组成,其中慢相由前庭系统产生,快相由扫视系统(PPRF)相关的脉冲发生器产生,进一步对眼震的量化描述(包括方向、慢相角速度、振幅、潜伏期与持续时间等)可有助于临床医师更好的识别眼震的来源。

研究表明,前庭末梢器官并非对所有频率的运动敏感性均相同,如半规管对频率低于0.05Hz或高于3Hz的角加速度运动和持续匀速运动的敏感性相对较低,为了弥补VOR识别低频加速运动与持续匀速运动的能力,前庭系统具有可增强其动态敏感性的中枢神经系统功能,可将眼震持续时间大约比在前庭末梢的“驱动”时间延长3倍,这种将外周迷路反应延长或持续的中枢前庭机制称为 “速度储存机制”。

一、前 庭 性 眼 震

眼震的形式多种多样,与VOR相关的眼震是一种前庭系统对头部加速运动的正常反应,包括一个与头部运动速度相同、方向相反的眼球运动,以及紧随的一个快速的反方向眼球运动。前庭性眼震是由角加速度刺激半规管而产生,有两种基本成分。第一种是与头部运动反方向的眼球缓慢漂移运动,称为“慢相”。慢相由前庭系统产生,是VOR对加速运动的反应。在外半规管的定量测试中(温度试验与转椅试验)可以检测该成分。紧随慢相的第二种快速成分称为“快相”(图2-23)。眼球在反方向的运动中如果没有矫正性运动,会到达眼眶的极限侧方位置,此时VOR将会停止发挥功能。VOR的快相并不是由前庭系统产生,而是由扫视系统(PPRF)相关的脉冲发生器产生。PPRF是一个位于外展神经核附近的细胞群,在快相产生之前被迅速激活(Curthoys2002)。有学者认为PPRF监控VOR的整个过程,当眼球到达眼眶的某一位置,爆发神经元放电使眼球快速向相反方向运动。角加速度刺激时,眼震的快相成分大于眼震慢相成分。这能够有效地将眼球置于合适的位置并捕获视觉目标(Baloh&Honrubia1990)。Curthoys2002)曾深入论述前庭性眼震快相的产生过程。

图2-23  VNG系统记录的眼震(Assens,Denmark);Slowphase of nystagmus 眼震慢相;Fast phase of nystagmus 眼震快相

PPRF选择性损伤的患者可能破坏了产生眼震快相的能力。表2-24为神经功能正常与PPRF损伤患者的扫视对比。存在PPRF损伤的患者无法产生扫视所必备的眼球弹跳运动,在ENG/VNG检查中表现为扫视障碍,最终被神经科医生诊断为“进行性核上性麻痹”继发眼球扫视麻痹。

图2-24  诊断为“扫视缺陷”的患者与神经通路完整正常人的扫视比较;Abnormal saccades:异常扫视   Normal saccades:正常扫视

通常,眼震的方向是用其快相的方向描述的。例如,快相向右侧、慢相向左侧的眼震称为“右跳”。当VOR在头部运动时被激发,眼震朝向头部运动的方向。有很多参数可用于量化眼震,包括速度、振幅、潜伏期与持续时间(JacbosonNewman& Peterson1993)。为了精准地测量眼震,临床医生必需理解眼球运动在检查中是如何描记的。大多数商品化眼动仪将眼球运动(y轴)描记为时间(x轴)的函数。检测人员能够对大多数计算机系统时间标尺进行调整,校准步骤决定了眼球运动的范围。眼震的慢相速度(slow-phase velocitySPV)是眼震量化中最常用的参数,其代表在一定时间内眼震反应的振幅(图2-25)。眼震的SPV等于眼球在慢相期运动的距离除以眼球偏移所耗时长。为了测量慢相眼震,大多数系统可插入一条与慢相重叠的直线,并测量其斜率,通常大多数计算机系统以1s为基准时间。眼震的潜伏期,无论是温度试验诱发,或其他检查诱发,指的均是检查诱发后到眼震出现所需的时间。眼震频率可用特定时间内眼球的跳动次数来计算得到。

图2-25  可测量的眼震变量(由Jacobson,Newman,and Kartush绘制,1993);Right:右;Left:左;Slope of the slow phase:慢相斜率;Slopeof the fast phase:快相斜率;Amlitude(degrees):振幅(角度);Slowphase duration (seconds):慢相持续时间(秒):Fast phase:快相

二、速 度 储 存 机 制

 VOR的功能是在头部运动、某频率的头部运动时保持视野清晰,然而,基于内淋巴-嵴帽的流体动力学,前庭系统并非对所有频率的敏感性均相同,半规管对频率低于0.05Hz或高于3Hz的角加速度敏感性相对较低(Baloh & Honrubia2001)。此外,由于壶腹嵴帽对重力不敏感(壶腹嵴帽与内淋巴的密度相同),前庭系统对持续匀速运动的识别能力很差。尤其在匀速旋转运动时,内淋巴液流速与半规管旋转的速度相似,壶腹嵴帽回到其中线位置,前庭末梢向中枢神经系统的传入停止(Goldberg & Fernandez1971a)。为了弥补VOR识别低频加速运动与持续匀速运动的能力,前庭系统具有可增强其动态敏感性的中枢神经系统功能。在持续旋转运动中测量VOR的时间常数(衰减至初始值的37%所需要的时间),眼震持续时间大约比来自前庭末梢的“驱动”时间延长3倍(RaphanMatsuo&Cohen1979)。当来自外周末梢器官的神经驱动消失后,VOR反应的延长被称为“速度储存”(velocity storageVS),VS是由一些分散的神经结构所介导,该结构包括前庭神经核、前庭连合纤维、以及前庭核与小脑间的连接纤维,亦称为“速度储存整合器”。VS以两种基本方式进行:第一,上述结构收集并储存初级前庭传入电活动,起电容器(即储存电荷的电路)的作用。第二,上述结构对收集到的电活动的流出进行设卡,从“储备库”释放的神经冲动的量,依赖于发生运动的形式,以及是否存在外周前庭系统损伤。VS的主要目的在于将VOR的时间常数延长一个数量级,使其超过低频或持续匀速旋转运动时半规管的反应。在半规管传入信息停止后,由中枢介导而产生的眼震延时,能有效促使前庭系统低频反应延长。研究表明,在外周前庭系统损伤的病例中,VS机制可显著增加电活动流出量。有些前庭评价测试与VS有关,例如摇头试验与旋转试验。研究发现,具有不稳、跌倒倾向的患者可能是由于VS机制受损导致平衡功能障碍所致。

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