眩晕学习笔记（十七）与速度存储机制密切相关的四种眼震

最近有点忙，看了本曾国藩的传记，看了几篇前庭皮层的相关文章，不得不说前庭皮层相关内容都好难，想整合出自己的东西需要时间，遇到几个比较有意思的病人，比如一个大姨来看病，我一看有自发眼震就轻易否定了BPPV，幸好在大姨走之前还是做了个位置试验，原来是右侧水平半规管嵴帽耳石症，差点漏了。今天更新一篇很久前写的文章《与速度存储机制密切相关的四种眼震》。速度存储机制其实在学习眩晕不久就开始关注，进修学习时除了看眩晕病人外，很多时间老师都在教给我们学习眩晕的一些生理内容，比较基础，读起来比较枯燥，但这也是想真正眩晕领域的必经之路，话不多说了，分享如下。

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的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。当来自外周末梢器官的神经系统消失后，VOR反应的延长被称为“速度储存机制”（velocity storage mechanism，VSM）。具有速度存储机制的结构主要有前庭内侧核，前庭上核，舌下前核以及前庭联合。在临床上，许多眼震，包括自发性及诱发性眼震均与VSM密切相关。

1. BPPV

   良性阵发性位置性眩晕（BPPV）的基本检查手法为位置试验，BPPV患者在行位置试验时可诱发眩晕及眼震，眼震特点符合相应半规管兴奋或抑制表现，持续时间一般不超过1分钟。对于临床上较常见的后半规管和水平半规管BPPV来说，理论上当头位改变时，耳石移动至新的重力最低点的时间应基本一致，但实际上由水平半规管耳石引起的眩晕和眼震持续时间明显长于后半规管性眩晕。考虑与水平半规管的VSM远大于后半规管有关。

VSM实验室环境中最明显的特征是能够记忆或存储旋转信息，VSM可比喻为“电容器”。VSM有两个重要的作用，第一平时储存我们的旋转信息，第二当我们需要的时候把既往储存的旋转信息释放出来。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。在日常生活中，头部水平旋转运动远多于前后翻滚动作，因此，水平半规管的VSM存储远高于前半规管和后半规管。

2.PAN

周期交替性眼震（Periodic Alternating Nystagmus，PAN）是指周期性眼震方向改变的水平自发性眼震，多于原位固视时发生，以水平位为主，可带有扭转或垂直成分，眼震在一个方向逐渐减弱，继而出现眼震消失期(零区间)，之后再出现另一个方向的眼震，周而复始。眼震持续时间1—6 min不等，通常每90-120 s一个周期。中枢性PAN大多损伤了前庭小脑或脑桥延髓等部位。Ewald 第二定律强调前庭兴奋信号的传入比抑制信号更强烈。当受试者接受滚转试验（roll-test）时其前庭会产生不对称的兴奋传入，而这种不对称的兴奋传入信号会被VSM存储，旋转后即产生快相向旋转方向的眼震；之后可能会出现一个反转相眼震，多发生在旋转刺激期间或刺激停止后，其慢相与旋转后眼震方向相反（向着头部旋转的方向）。这种反转相眼震是前庭系统针对持续的单向眼震进行自适应调整或修复的结果。小脑小结-腹小舌参与对脑干VSM的稳定性调节。因此切除小结叶和舌叶后旋转诱发眼震的速度储存持续时间可以过度延长，推测正常前庭适应和修复机制因此发生作用去倒转眼震的方向，从而产生了PAN的视震荡。

3.HSN

摇头眼震 (head shaking nystagmus，HSN)是快速摇头后引出的眼震，可以在水平或垂直方向检查。HSN产生的机制是在摇头时，水平半规管受到的刺激最大，根据Edwald定律产生相应的眼震。而摇头后眼震出现的机制是位于前庭核中的VSM将其储存，摇头停止后再释放出来。外周前庭损伤的急性期一般出现朝向健侧的眼震，而在中枢性前庭疾病中，摇头性眼球震颤的模式是多种多样的，其机制仍有待阐明。研究表明单侧小脑小结和腹小舌的损伤可以使水平VSM不对称，从而产生水平HSN。正常状态下，一侧小脑小结和小舌抑制同侧VSM，而水平成分的快相方向指向患侧，是因为小结和腹小舌的纤维全部投射到同侧的前庭神经核复合体，同侧小脑小结-腹小舌的损伤引起对同侧VSM结构的去抑制，患侧的VSM过于亢奋，可以产生快相向患侧的摇头眼震。

4.CPPN

位置性眼震（positional nystagmus，PN）是指头部相对于重力方向改变时出现的眼震。根据病变的位置可以分为外周性和中枢性。根据位置性眼震的时间特征，中枢性位置性眼震（central positional vertigo， CPN）可进一步分为阵发性和持续性两种类型。阵发性CPN也被称为中枢阵发性位置性眼震（central paroxysmal posi-tional nystagmus，CPPN）。CPPN的一种典型形式是患者在垂直悬头位试验时出现下跳性眼震并伴有明显眩晕。由于其临床表现与良性阵发性位置性眩晕(BPPV)相似，尤其是近几年，随着对前半规管耳石症，水平半规管嵴帽结石症及轻嵴帽的进一步认识，CPPN和BPPV区别越来越具有挑战性。

既往认为CPPN的典型表现形式是纯垂直或扭转眼震，不能归因于单个半规管的刺激。但 Choi等人分析了17例CPPN患者的眼震特点，发现CPPN的诱发眼震方向大多与变位试验时被抑制的半规管的旋转轴的矢量和对齐。以右侧Dix-Hallpike试验为例，分析在右侧Dix-Hallpike试验时，主要刺激右后半规管(兴奋)和左前半规管(抑制)，但也部分刺激右侧侧水平管(兴奋)和左侧水平管(抑制)。因此，在右Dix-Hallpike动作中触发的CPPN的旋转轴与在变位过程中正常受抑制的左侧前半规管和左侧水平半规管的矢量和对齐。

大多数CPPN的患者病灶局限于小脑小结和腹小舌。小结和腹小舌受损出现CPPN的机制考虑与VSM受损有关。当我们的头部相对于重力改变方向时，两个前庭信号输入被发送到我们的大脑，头部的旋转速度（半规管感知）和头部坐标系中的新的重力方向（半规管和耳石器感知）。因为半规管的旋转信号来源于头部和内淋巴液速度在空间上的相对差异，导致头部旋转时半规管信号传入有两个动力学缺陷，一是头运动时半规管产生的旋转信号逐渐衰减（如图1e箭头所示），二是当半规管旋转停止时，内淋巴旋转持续一段时间(图1d，红线)，导致了半规管旋转后的激活(图1e的反弹活动)，所以半规管传递的旋转速度信息基本上是不准确的。这些半规管的动力学缺陷可以被大脑“知道“，通过对半规管传递函数的反求，重建实际角速度。这个概念可以被认为是大脑有一个针对半规管动力学的“反向内部模型”，这样就可以理想地重建头部的实际角速度（图1b所示）。

图1 图1c模拟了一个头部短暂旋转(0.5 s)和一个头部较长的旋转(3 s)。图1d为头部运动时相应的内淋巴液在空间中的运动 头部坐标系下的重力方向估计也具有固有的模糊性。耳石器官提供的不是重力方向的信息，而是重力-惯性加速度(GIA)信息，重力加速度(g)和平移驱动惯性加速度(i)的合成，但耳石器不能区分两者，即“倾斜-平移模糊性”。如图2a所示。耳石器提供的信息可以与钟摆提供的信息进行类比。头部在给定方向的平移加速（图2a，向右），使钟摆向相反的方向偏移（图2a，向左），从而产生感觉信号。然而，头部向左倾斜也会使钟摆以完全相同的方式发生偏移(图2a)，这是因为耳石器感知到的物理变量是GIA。因此耳石驱动的GIA矢量在倾斜和平移时可以是相同的，但是VSM能够区分倾斜和平移。在VSM中，大脑通过对半规管驱动的头部速度信号与重力进行积分，获得与重力相关的头部位置信息(倾斜估计器)。然后，用重力-惯性加速度减去头部倾斜度，提取合适的平移线索，为前庭-眼反射生成平移指令（如图2）。

在VSM模型中还存在两个反馈回路：一个是解释低频平移时倾斜的错误感知的“躯体重力反馈”。另一种是“旋转反馈”，提高了倾斜估计器的精度。由于VSM通过对头部速度的积分来估计头部倾斜，任何半规管信号的不准确性都会导致头部倾斜的偏差。实际重力和估计重力之间的方向不匹配会导致错误的平移感觉。为了减少这种情况，旋转反馈通过提供校正的旋转提示来补偿方向不匹配。

小结-腹小舌的病变会解除投射对到前庭核的不规则传入信号的抑制，并产生显著的旋转后反应(例如，行Dix-Hallpike试验时，后半规管淋巴液离壶腹运动会产生兴奋性信号，但变位停止时会出现旋转后效应，相当后半规管抑制，前半规管激活），这将导致估计的重力方向和实际的重力方向之间有很大的差异，而旋转反馈机制无法实时纠正这一差异。结果是，具有不规则前庭传入神经时间常数的旋后性眼震可表现为CPPN（例如在垂直悬头位试验时，后半规管抑制导致上相的慢性漂移和下跳性眼震）。CPPN可能是由于小脑小结和小舌病变导致不规则传入的继发强化现象。尽管BPPV和CPPN具有相同的体位性眼震特征，但CPPN与BPPV可通过多平面诱导的体位性眼震、眼震强度的时间模式以及相关的中枢病变神经学表现进行区分。

参考文献

1.杨旭. 眼震电图与眼震视图. 中国科学技术出版社, 2019:32

2.中华耳鼻咽喉头颈外科杂志编辑委员会 良性阵发性位置性眩晕诊断与治（2017） 《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》2017年52卷3期 173-177页

3.庄建华 从前庭病理生理学角度指导良性阵发性位置性眩晕的诊断与治疗 《中国现代神经疾病杂志》2019年19卷2期 75-80页

4.Laurens J, Angelaki DE. The functional significance of velocity storage and its dependence on gravity. Exp Brain Res 2011;210:407–422.

5.Jeong-Yoon Choi,Ji Hyun Kim, Central paroxysmal positional nystagmus: Characteristics and possible mechanisms Neurology,2015 Jun 2;84(22):2238-46.

6.田军茹 眩晕诊治问与答 人民卫生出版社 2017年5月

7.李斐 陈钢钢 周期交替性眼震发病特点与机制 中国现代神经疾病杂志2019年1月第19卷第1期 17-20

8.Choi, J.Y., Glasauer, S., Kim, J.H., Zee, D.S., Kim, J.S., 2018a. Characteristics and mechanism of apogeotropic central positional nystagmus. Brain 141 (3), 762–775.