冯慧敏金占国刘红巾贾宏博

1空军特色医学中心航空航天眩晕诊疗研究中心(北京 100142)

2空军特色医学中心医学鉴定科（北京 100142）

3空军特色医学中心(北京 100142)

前庭系统是由三个不同平面的半规管和两个耳石器官（椭圆囊和球囊）组成的一个平衡系统，它通过感知头部空间运动的角加速度和线性加速度，在大脑进行信息整合分析，经前庭—眼反射维持凝视稳定性，经前庭—脊髓反射保持身体平衡[1]。现今诸多报道称前庭系统参与大脑认知各个领域的形成，如空间认知能力、记忆力、注意力和执行能力等。

美国健康营养管理学会2015年报道了一组数据，统计1999-2004年间2006名前庭功能障碍者，发现约60%的人存在日常生活能力（Activities of Daily Living，ADL）受限，大部分人存在财务管理能力障碍，其中相对于视力减退和听力下降等因素，前庭功能在年龄与ADLs中的关联比较高，为21.7%[2]；2016年报道一组数据，统计1999-2002年间1303名60岁以上者，发现前庭功能障碍者占58.1%，前庭功能在年龄与认知能力减退中的关联比为14.3%，认知能力关联前庭功能与ADLs的比值为16.9%，充分说明前庭功能与认知能力之间存在一定的关联性[3]；2017年报道一组数据，统计2001-2004年间279名前庭功能障碍者，发现驾驶操作能力障碍者为74.9%，进一步说明前庭功能在空间导航与定向中发挥重要作用[4]。美国2008年的公共卫生调查数据显示8.4%的成人存在前庭性眩晕，其中约80%的前庭性眩晕患者存在注意力难以集中和记忆力减退，约25%的患者由于记忆力减退和思维混乱导致ADLs受限，33%的患者存在焦虑、抑郁和惊恐障碍[5]；2016年的调查数据显示前庭功能障碍者的交通事故发生率是无前庭功能障碍者的3倍[6]。

以上及诸多流行病学调查研究显示在老年人群中前庭功能障碍是导致认知能力减退的主要因素之一，同时也有研究表明不同类型的前庭功能障碍对认知能力的影响也存在差异[7]。认知并不是单一能力，而是由空间认知能力、记忆力、注意力和执行力等多个领域组成的信息存储、整合与分析系统，而前庭系统在多个认知领域的形成中发挥重要作用[8]。本文通过回顾近往年相关文献，对前庭功能在认知能力各个领域的研究发展予以综述。

1 前庭相关空间认知能力的研究

1.1 空间记忆

前庭系统神经解剖学基础研究表明前庭神经通路不仅参与头部运动方向信息的传入，还参与了空间学习和记忆信息的传导，其中海马体的内嗅皮质是空间信息的主要整合中枢[9]。海马体是内侧颞叶的主要结构，主导空间学习和记忆，参与空间学习和记忆信息的存储、整合与分析。诸多动物实验表明双侧前庭功能障碍的动物模型，其海马区细胞具有异位和异常节律现象，且海马和纹状体区域的M1-毒蕈碱乙酰胆碱受体和谷氨酸受体N-甲基-d-天冬氨酸(NMDA)亚型明显下调，从而间接影响空间记忆与海马θ节律[10-13]。由于海马体的主要功能比较明确，前庭功能相关空间记忆的研究中，针对海马体积改变的研究报道称前庭功能障碍者多数表现海马体积减小，但是也有较多动物试验和临床研究否认前庭功能障碍与海马体积改变之间的相关性[14-16]。Aitken等人[17]对103名平均年龄为77.2岁的受试者进行前庭功能检查和海马体积测量发现oVEMPs幅度和VOR增益与海马体积之间无统计学意义。另有研究表明前庭功能障碍对海马体积的影响较为复杂并不直接相关，而且不同类型的前庭功能障碍可能导致海马不同部位的体积变化，并且与发病时间的长短有关[18-21]。甚至有研究发现前庭系统的短期功能障碍导致海马的功能改变，长期功能障碍导致海马的体积改变[22]。

为了进一步验证前庭功能障碍导致空间记忆障碍，Nancy等[23]在迷宫实验中对比前庭功能障碍大鼠与对照组发现前庭功能障碍对空间记忆具有明显的影响，经人为手术损伤前庭功能的大鼠完成迷宫实验的时间明显长于对照组。可见前庭系统在空间记忆的形成中具有重要的意义。

1.2 空间导航与定向

2014年诺贝尔生理医学奖获得者，O'Keefe、Britt和Moser，通过研究丘脑、海马体与内嗅皮质各种细胞的生理功能发现视觉、嗅觉与前庭系统之间相互关联并构成一个复杂的空间信息系统，这为空间导航与定向研究提供了一定的理论依据[24]。心理—物理学研究表明前庭系统是空间导航与定向的信号源，神经生理学研究表明空间导航与定向是由前庭信息与视觉信息共同整合而成的一种输出信号，这一信号在内嗅皮质、后顶叶皮质、额叶皮质和颞叶皮质等多个神经系统区域进行编码[25,26]。Anaqnostou等[27]通过研究前庭信号如何单独或联合本体感受信号在单侧海马硬化症（hippocampal sclerosis，HS）患者和对照组中构建空间参考体系发现，相对于对照组HS患者在受到前庭刺激时，其两个测量值（目标直视方向与重新定位估计值）的变异性较高，可见HS患者并不能准确处理空间信息，而且不能有效利用空间信息构建以头部为中心的空间参照体系，该研究足以说明海马损伤会导致空间信息整合失败，从而导致空间导航与定向障碍。

空间导航与定向建立在多个神经系统相互协作的基础之上，神经系统在三维空间通过调节自身运动速度、方向、距离和位置发挥空间导航与定向能力，而且一切与方向相关的运动都需要空间导航与定向的参与，所以一切伴有空间导航与定向能力障碍的疾病，如双侧前庭功能障碍、轻度认知缺陷和痴呆，均对方向性运动产生影响[28]。可见空间导航与定向参与并影响交通工具的驾驶操作，美国健康营养管理学会关于2001-2004年与2016年的公共卫生调查数据显示前庭功能障碍者的驾驶操作能力明显减退，这说明前庭功能障碍影响空间导航与定向能力[4,6]。Xie等[29]应用三角形完成试验（Triangle Completion Task，TCT）评价老年性前庭功能障碍者的空间导航与定向能力，发现老年性前庭功能障碍患者在试验中相对正确轨迹的角度和距离偏差较对照组明显增加，进一步说明前庭功能障碍导致空间导航与定向障碍。老年性前庭功能障碍病人与空间认知能力障碍有关，而且轻度认知缺陷和阿尔兹海默症患者中前庭功能障碍者较为普遍，尤其认知缺陷患者多存在定向障碍和驾驶操作能力障碍[30]。

2 前庭相关记忆力、注意力和执行力的研究

诸多行为与影像学研究指出前庭-皮质网络主要分布在颞、顶叶皮质与前额叶皮质之间，而大脑前额叶皮质与记忆、判断、抽象思维、情感和冲突行为有关[31]。一个三级诊疗中心研究了上半规管裂综合征（Superior Semicircular Canal Dehiscence Syndrome，SSCDS）患者经骨裂填塞术或卵圆窗加固术（Round Window Reinforcement，RWR）前后的认知功能改变，该实验将SSCDS的两个主要症状，即半规管裂（SCD）和未成像耳软骨囊缺陷（Otic Capsule Defects not visualized with imaging，noiOCD）单独及联合进行研究，结果发现no-iOCD经RWR后患者的记忆与学习能力测试（WRAML-2）和得利斯卡普兰执行力系统测试（D-KEFS）评价得分较术前病人明显提高，可见no-iOCD患者手术前后在记忆和学习能力及注意力方面有明显改善[32]。巴尔的摩衰老纵向研究计划（Baltimore Longitudi‐nal Study of Aging，BLSA）在关于前庭功能相关的年龄和认知能力研究中，观察发现前庭功能障碍者在卡片旋转试验、顶板试验、本顿视觉保持试验及连线试验A和B中的表现较差，统计学结果显示前庭功能与执行力之间的关联无统计学意义，但是与记忆力和注意力的关联有统计学意义，间接地说明了前庭功能障碍可能是痴呆和阿尔兹海默症的预测信号之一[33]。前庭功能障碍的明确诊断也为神经性疾病的早期诊断与干预提供了科学依据，由于前庭功能障碍可通过一些物理疗法进行治疗，所以鉴别和治疗老年性前庭功能障碍将会在预防和减轻认知能力减退方面带来巨大的好处。

3 前庭相关其他认知领域的研究

有研究显示前庭功能障碍会导致精神认知障碍，即情绪异常状态和情感障碍[34]。美国2008年公共卫生调查数据显示前庭性眩晕患者存在一定的焦虑、抑郁和惊恐障碍[5]。Lahmann等[35]于2015年发布的关于眩晕病人存在精神疾病和社会心理障碍的研究数据显示器质性眩晕患者中精神疾病占比为42.5%，非器质性眩晕患者中为75.2%，这些依据均说明眩晕症状与精神疾病和社会心理障碍之间存在复杂的双向关系，而前庭功能障碍的主要症状为眩晕和不稳感，所以前庭功能与精神认知领域也存在一定的相关性。Smith[36]在一篇综述中收集相关证据证明了前庭功能障碍患者可能存在计算能力障碍和数字操控能力障碍的假说，但是研究年代久远，近年来尚无研究进一步验证，所以前庭功能障碍与计算能力障碍和数字操控能力障碍之间的相关性尚有待进一步研究验证。

目前前庭相关的其他认知领域的研究报道鲜少，与认知评价的方法体系不够完善有着重要的关系。目前广泛应用的多种认知评分量表测试与空间导航与定向试验的评价范围局限，可能受前庭功能障碍者的主观意志影响，从而导致一些隐匿的认知能力缺陷被忽略，所以关于其他认知领域的研究有待进一步深入，同时认知评价方法体系还需进一步完善。

4 总结

前庭功能相关认知能力的一系列研究表明，前庭系统作用于大脑各个认知领域，并依据其功能特点不同对各个领域的影响大小不一，而前庭系统对空间认知能力的影响最为显著。大部分研究认为前庭功能障碍所导致的空间认知能力缺陷与前庭-皮质通路受损有关，尤其是海马体与内嗅皮质，但是具体生理机制尚不清楚。而且目前前庭功能相关记忆力、注意力和执行力等认知领域的研究鲜少，因此前庭系统在多认知领域中的解释还较为局限，前庭功能相关认知能力的研究尚需要进一步阐明。将来的研究可从电生理层面更加深入的研究前庭-皮质通路的作用机制、扩展临床实验的研究规模、探究前庭功能相关认知能力的时间进程，目标是在前庭相关的其他认知领域找到突破点。随着前庭功能性疾病的早期诊断，越来越多的功能障碍病人需要进行完善的康复锻炼以改善预后，拓展前庭神经康复和认知训练项目以减少前庭功能障碍带来的ADLs问题将成为主要研究目的。