耳鸣患者丘脑皮质节律紊乱相关的睡眠纺锤波去同步化研究

本研究针对耳鸣患者普遍存在的睡眠障碍问题，聚焦丘脑皮质节律紊乱（TCD）与睡眠纺锤波的关联机制。通过对比51名耳鸣患者与健康对照组的睡眠脑电图，发现耳鸣组在纺锤波期间呈现18-45 Hz高频振荡增强、θ-γ跨频耦合强化等TCD特征，同时纺锤波数量增加但振幅（RMS）及功能连接性降低。结果表明TCD病理机制延伸至睡眠阶段，为理解耳鸣相关睡眠问题提供了神经振荡生物标志物，并为靶向纺锤波的治疗策略奠定基础。

　　

耳鸣作为一种无外部声源条件下产生的听觉 phantom perception（幻听），全球约12-30%人口受其困扰，不仅影响日常活动，更常导致严重的睡眠障碍。目前 tinnitus（耳鸣）尚无公认的药物治疗方案，其机制研究多集中于清醒状态，其中 thalamocortical dysrhythmia（TCD，丘脑皮质节律紊乱）被认为是核心假说，用以解释耳鸣患者在白天表现出的神经振荡异常。然而，TCD是否在睡眠中持续存在，特别是与睡眠微观结构——如睡眠纺锤波（sleep spindle）的关联，仍不清楚。睡眠纺锤波是出现在非快速眼动睡眠（NREM）阶段的11–16 Hz振荡事件，与记忆巩固和睡眠维持密切相关，其发生机制与TCD共享多个分子与神经通路，提示二者可能存在交互作用。

为探究耳鸣相关睡眠障碍的神经机制，华南理工大学自动化科学与工程学院的包晓宇等人开展了一项研究，聚焦于睡眠纺锤波时期是否出现TCD模式，并系统分析纺锤波特征的变化。该研究招募了51名慢性耳鸣患者和51名健康对照，采集整夜多导睡眠脑电图（EEG），使用YASA算法进行自动睡眠分期和纺锤波检测，并采用多锥度法（multitaper）进行功率谱分析，利用相位幅值耦合（PAC）评估跨频耦合，基于去偏加权相位滞后指数（debiased wPLI）计算功能连接，最后通过簇级非参数置换检验进行统计学比较。

3.1. 耳鸣患者睡眠纺锤波数量增加且振幅降低

研究发现，与健康组相比，耳鸣组的纺锤波数量显著增加（P<0.001），密度升高（P<0.05），但持续时间无差异。更重要的是，纺锤波的 root-mean-square（RMS，均方根振幅）在耳鸣组中显著降低（P<0.001）。进一步时空分析识别出四个显著簇，显示RMS下降集中于特定时间窗口（如纺锤波起始前600毫秒至峰值后1.1秒）和脑区（枕叶、颞叶及广泛皮层区域），提示纺锤波振荡强度及时空同步性受损。

3.2. 耳鸣患者纺锤波期间高频振荡活动增强

功率谱分析显示，在纺锤波出现期间，耳鸣组在18–45 Hz频率范围（涵盖β与γ波段）的功率显著高于健康组（P<0.001），且该差异具有全脑广泛性。值得注意的是，10–12 Hz频段在部分通道（如中央区）也出现功率提升，可能反映纺锤波频率特征的偏移。而在无纺锤波的背景睡眠段中，两组功率无显著差异，说明异常振荡特异于纺锤事件。

3.3. 纺锤波期间θ-γ跨频耦合增强

跨频耦合分析揭示，耳鸣组在额中央区（Fz、FCz）表现出theta波段（4–5 Hz）与高频振荡（22–41 Hz）之间的耦合强度显著高于对照组（P<0.05）。该模式与清醒状态下TCD的特征性theta-gamma耦合相似，支持TCD在睡眠纺锤波期间仍然存在的假设。

3.4. 纺锤波功能连接性降低

基于debiased wPLI的功能连接分析发现，耳鸣组在纺锤波频段（11–16 Hz）内存在三个显著的功能连接降低簇，包括颞顶枕网络（TPO）、颞顶网络（TP）以及额顶网络（FPN）。这些网络与多感官整合、记忆巩固及认知控制密切相关，其连接减弱提示耳鸣可能损害睡眠依赖的记忆处理过程。

本研究首次证实耳鸣相关的TCD异常振荡模式延伸至睡眠纺锤波阶段，表现为高频功率增强、theta-gamma耦合强化以及纺锤波振幅和功能连接的降低。这些发现表明，TCD与纺锤波共享的机制——包括感觉传入减少、丘脑神经元超极化、Ca²⁺通道介导的低阈值爆发及GABA能抑制减弱——可能共同导致纺锤波功能受损。纺锤波异常进一步可能与耳鸣患者的睡眠质量下降、记忆巩固障碍及日间认知问题相关。

从转化视角来看，睡眠纺锤波可作为干预耳鸣相关睡眠问题的新靶点。通过闭环式节律刺激技术（如经颅直流电刺激tDCS或相位同步感觉刺激）调节纺锤波振幅和同步性，有望同时纠正TCD异常振荡和改善睡眠质量。未来研究需结合多晚适应设计以减小首夜效应，并探索神经调控策略在耳鸣治疗中的可行性。

该研究论文发表于《Neurobiology of Aging》，为理解耳鸣的神经机制开辟了新的方向，强调了睡眠微观结构在疾病病理中的重要性，并为开发非药物疗法提供了理论依据。