老年人噪聲下言語識(shí)別的影響因素及聽覺認(rèn)知訓(xùn)練

王貞，龔樹生

1.北京博愛醫(yī)院聽力語言科，北京市100068；2.首都醫(yī)科大學(xué)北京友誼醫(yī)院耳鼻喉頭頸外科，北京市100050

日常生活中經(jīng)常面臨在噪聲下交流的情況。絕大多數(shù)人隨著噪聲的加大，感覺交流愈發(fā)困難，尤其是老年人。即使他們沒有聽力下降，也經(jīng)常抱怨在飯店、音樂廳或者街道上無法聽清楚別人的說話內(nèi)容[1]。并隨著老年性聽力損失的加重而愈發(fā)明顯。雖然外周聽力損失是噪聲下言語識(shí)別能力下降的最主要原因，很多研究已經(jīng)證實(shí)，聽覺中樞處理能力和高級(jí)腦功能認(rèn)知水平，如記憶力和注意力下降，也是導(dǎo)致老年人噪聲下言語識(shí)別能力下降的原因[2-3]。

1 噪聲下言語識(shí)別的神經(jīng)生理機(jī)制

參與言語識(shí)別的內(nèi)容包括低水平外周聽力、聽覺中樞處理能力和高水平認(rèn)知功能。外周聽力下降是指聽力學(xué)測聽閾值升高，是感覺輸入的減少。聽覺中樞處理能力是指神經(jīng)系統(tǒng)將從外周聽覺系統(tǒng)接收的信息加工處理，轉(zhuǎn)換成為可感知的成分。準(zhǔn)確的聽覺中樞處理有對(duì)聲音和語氣的處理，言語信號(hào)間隔和持續(xù)時(shí)間的感知，音素，以及時(shí)間包絡(luò)模式和頻譜信息識(shí)別[4]。此外，認(rèn)知功能包括記憶能力和選擇性注意力以及信息的處理速度和語義的整合[5-7]也會(huì)影響噪聲下言語的理解。言語處理過程不僅需要接受到聲音信號(hào)，并對(duì)言語聲和單詞進(jìn)行感知和識(shí)別，還需要對(duì)聽到的單詞、短語和句子進(jìn)行整合，以得到連續(xù)和確切的含義[8]。這個(gè)過程中，不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別作用于聲音感知和言語信號(hào)的處理，但是彼此之間又相互關(guān)聯(lián)。將聲音投射到語義，依賴于將聲學(xué)和語音分析的結(jié)果與大腦存儲(chǔ)的詞匯相匹配[9-10]。

正常情況下，輸入的言語信息自動(dòng)處理，建立音位表達(dá)。當(dāng)自動(dòng)建立的信息與長期記憶庫中的信息相匹配時(shí)，單詞即被感知。但是，如果自動(dòng)建立的信息不能與記憶中的信息相匹配，例如當(dāng)信號(hào)被降級(jí)(如噪聲環(huán)境下)或者信息輸入減少(聽力下降)時(shí)，一種明確的和更努力的認(rèn)知處理過程將參與其中，嘗試去補(bǔ)償音位表達(dá)和長期記憶庫中信息的不匹配。因此，當(dāng)聽覺環(huán)境嘈雜或者聽力損失時(shí)，從上而下的工作記憶或者注意力處理將影響言語的感知[6]。

2 作用機(jī)制

老年人噪聲下言語識(shí)別能力下降與外周聽力、聽覺中樞處理能力和認(rèn)知水平三者均有關(guān)。相互作用機(jī)制探討如下。

2.1 共同原因

老齡因素同時(shí)影響外周聽力、聽覺中樞處理能力和認(rèn)知功能。聽覺系統(tǒng)與身體的其他系統(tǒng)一樣，由分子和細(xì)胞組成。因此，聽的過程是分子和細(xì)胞的處理過程。與老齡相關(guān)的改變?nèi)缒X血管疾病，同時(shí)會(huì)影響感覺和認(rèn)知功能[11-13]。

Humes等[14]對(duì)年齡、感覺(聽覺和視覺)和認(rèn)知功能之間關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，全部感覺功能隨年齡的增長會(huì)逐漸衰退，認(rèn)知功能也同時(shí)出現(xiàn)下降。所有的感覺和認(rèn)知任務(wù)都涉及刺激物的呈現(xiàn)，感覺系統(tǒng)對(duì)刺激物的處理主要在認(rèn)知之前。只有當(dāng)感覺系統(tǒng)處理后，認(rèn)知才能參與。因此，老齡對(duì)從環(huán)境中提取感官信息的能力產(chǎn)生負(fù)面和主要的影響，觀察到的認(rèn)知缺陷有可能是這種感覺缺陷介導(dǎo)的。

2.2 降低-補(bǔ)償假說

認(rèn)知可以補(bǔ)償感覺輸入減少帶來的影響。老齡大腦在執(zhí)行有聽覺中樞處理和認(rèn)知需求的任務(wù)時(shí)，神經(jīng)生理特征是聽覺中樞區(qū)域的活躍性降低，同時(shí)一般認(rèn)知區(qū)域的活躍性增高。對(duì)于老年人來說，雙側(cè)對(duì)稱性聽力損失導(dǎo)致聽覺中樞處理障礙，特別是顳上回的活動(dòng)性降低。而作為補(bǔ)償，大腦認(rèn)知區(qū)域(額葉)的活躍性普遍提高[15]。

當(dāng)傾聽發(fā)生在較差環(huán)境如在噪聲下傾聽時(shí)，左側(cè)額下回的三角部和左側(cè)額上回表現(xiàn)更加活躍[16]。當(dāng)然，前額活躍性與老年人噪聲下言語識(shí)別能力呈正相關(guān)。Zekveld等[17]研究發(fā)現(xiàn)，閾上聽覺處理伴隨著數(shù)十年的逐漸下降，經(jīng)過大腦重組，前額葉區(qū)域的活躍度較年輕的對(duì)照組更加活躍。當(dāng)言語變得越來越難于感知時(shí)，處理過程將更多地依賴額葉自上而下的影響。一個(gè)影像學(xué)研究得到相似的結(jié)論。同年輕正常聽力的對(duì)照組相比較，聽力損失老年組額葉的體積和噪聲下言語識(shí)別能力具有更高的相關(guān)性[16]。即使有更高水平大腦功能的補(bǔ)償，老年人在噪聲環(huán)境下或者語速太快的情況下，對(duì)言語的理解均有不成比例的困難。

但是這種長時(shí)間神經(jīng)解剖學(xué)上的改變，包括調(diào)動(dòng)前額皮層活躍性去保持感覺能力，可能是把雙刃劍，這種改變可能導(dǎo)致與噪聲下言語識(shí)別能力有相關(guān)的認(rèn)知能力下降。

2.3 信息退化假說

降級(jí)的信息輸入直接影響認(rèn)知資源。當(dāng)感覺信號(hào)減少，不管是因?yàn)榇碳p少還是感覺障礙，如噪聲下言語信息輸入減少，更多的認(rèn)知資源將被調(diào)動(dòng)去破譯信號(hào)。有研究通過瞳孔的反應(yīng)來評(píng)估認(rèn)知負(fù)荷。當(dāng)完成聽覺任務(wù)時(shí)，聽力損失者瞳孔的反應(yīng)性更高[18]，說明更多的認(rèn)知資源被調(diào)動(dòng)。這將導(dǎo)致完成其他認(rèn)知任務(wù)的資源減少。

一些對(duì)瞬時(shí)記憶能力的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)回憶被干擾(例如增加噪聲)的單詞時(shí)，即使保證單詞可以被準(zhǔn)確識(shí)別，任務(wù)完成能力也會(huì)下降[19-20]。有證據(jù)表明[21]，認(rèn)知系統(tǒng)需要更多的努力去解碼降級(jí)的刺激，這些努力占據(jù)認(rèn)知的資源。相同的影響在年輕人和老年人中都有發(fā)現(xiàn)，所以并不是很清楚老齡因素是不是會(huì)加重這種不足。

一些研究已經(jīng)證實(shí)，對(duì)比聽力正常組年輕人、聽力下降組年輕人和聽力下降組老年人，發(fā)現(xiàn)有聽力損失的年輕人和與其聽力水平匹配的老年人，完成口語短時(shí)記憶任務(wù)時(shí)無明顯差異，均明顯低于聽力正常年輕人[22]。Rudner等[23]想描述和量化感覺輸入減少時(shí)認(rèn)知資源的損失程度，引入一個(gè)“認(rèn)知閑置能量”概念。不利條件下的言語交際對(duì)認(rèn)知資源有特定的需求，特別是工作記憶能力和執(zhí)行功能都參與語音信號(hào)的解析。這將耗盡認(rèn)知閑置能量，并為更高級(jí)別的語音處理留下更少的資源。

最近的研究表明，老年人在噪聲環(huán)境下聽聲音時(shí)，聽覺皮層的活動(dòng)比年輕人要少，尤其是在信噪比低的情況下，通過調(diào)動(dòng)與工作記憶相關(guān)的前額和頂葉區(qū)域來進(jìn)行補(bǔ)償。

2.4 感覺剝奪假說

感覺剝奪假說認(rèn)為長時(shí)間的感覺障礙導(dǎo)致慢性認(rèn)知的改變。Lin等[24]研究發(fā)現(xiàn)，聽覺能力下降的人罹患認(rèn)知障礙的比率明顯升高，同時(shí)通過為期6年的臨床觀察，發(fā)現(xiàn)其認(rèn)知能力下降也更為迅速。一個(gè)可能的原因是因?yàn)楦杏X的剝奪，持續(xù)不斷的努力補(bǔ)償會(huì)給認(rèn)知功能帶來很大的壓力，最后導(dǎo)致嚴(yán)重的認(rèn)知障礙。

對(duì)33個(gè)研究的Meta分析指出，無論有沒有介入康復(fù)治療，存在外周聽力下降的老年人，其認(rèn)知功能均較聽力正常者明顯下降，聽力損害的嚴(yán)重程度與認(rèn)知任務(wù)完成水平明顯相關(guān)[25-26]。Valentijn等[27]通過一個(gè)6年的研究發(fā)現(xiàn)，雖然外周聽力下降與認(rèn)知功能測試結(jié)果之間存在明確的相關(guān)性，但是，沒有令人信服的證據(jù)證明6年來外周聽力下降的基線可以預(yù)測認(rèn)知能力下降；而與認(rèn)知能力下降更為相關(guān)的是中樞聽覺處理能力，因此，要更加關(guān)注老年人的聽覺中樞處理能力。

認(rèn)知與聽覺中樞處理之間明確的因果關(guān)系證明，聽覺中樞處理能力的衰竭會(huì)影響認(rèn)知功能，既直接又長遠(yuǎn)[28]。

2.5 認(rèn)知負(fù)荷假說

認(rèn)知能力低下影響聽覺中樞處理任務(wù)的完成。聽覺中樞處理能力與認(rèn)知高度相關(guān)，很多復(fù)雜的聽覺中樞處理任務(wù)受認(rèn)知能力的影響。但是，研究者發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知對(duì)聽覺中樞處理的影響并不是純粹的認(rèn)知能力下降導(dǎo)致聽覺中樞處理能力降低。Pichora-Fuller等[29]報(bào)道，外周聽力和認(rèn)知水平均較高時(shí)，如果在噪聲環(huán)境下分辨聲音，認(rèn)知參與的程度也較高。而當(dāng)認(rèn)知水平下降時(shí)，參與的程度也隨之降低，從而影響聽覺中樞處理任務(wù)的完成。從上述兩個(gè)假說可以發(fā)現(xiàn)，有很強(qiáng)的證據(jù)證明認(rèn)知對(duì)于受損的聽覺中樞處理能力的調(diào)節(jié)起到補(bǔ)償作用。當(dāng)認(rèn)知能力下降時(shí)，這種補(bǔ)償能力也隨之下降。

對(duì)于老年人來說，聽覺中樞處理能力與認(rèn)知水平有明確的關(guān)系，不僅隨年齡的增長同時(shí)下降，受干擾的感覺輸入(聽力下降或者在噪聲下交流)給認(rèn)知系統(tǒng)帶來更多的負(fù)荷，占據(jù)更多的認(rèn)知資源，影響認(rèn)知即時(shí)處理。隨著時(shí)間的流逝，長期的感覺剝奪會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知能力的全面下降。認(rèn)知水平下降導(dǎo)致對(duì)聽覺中樞處理的補(bǔ)償作用減小，反過來影響聽覺中樞處理能力。

分析以上聽力下降、聽覺中樞處理能力與認(rèn)知水平之間的相關(guān)性，也為老年人噪聲下言語識(shí)別能力的康復(fù)治療提供了依據(jù)。提高輸入刺激的治療方法(如驗(yàn)配助聽器)，聽覺訓(xùn)練和認(rèn)知功能訓(xùn)練[30]，有助于老年人噪聲下言語分辨能力的提高。

3 聽覺訓(xùn)練及認(rèn)知訓(xùn)練

3.1 助聽器

考慮到有聽力障礙的老年人在交流過程中尤其是在噪聲環(huán)境下表現(xiàn)出來的困難，一些方法已經(jīng)被應(yīng)用于部分恢復(fù)聽覺功能的研究中，如咨詢服務(wù)、聽覺訓(xùn)練和助聽器的使用。

助聽器可以改善可聽度，是現(xiàn)在針對(duì)輕中度感音神經(jīng)性聽力損失最主要的方法。聽覺訓(xùn)練可以改善聽者的交流，補(bǔ)償降級(jí)的聲音信號(hào)[8,31]。然而，通過使用助聽器獲得信號(hào)的可聽度，是所有訓(xùn)練取得效果的前提。

大量的研究證實(shí)佩戴助聽器的效果，尤其是在安靜的環(huán)境下[32]。但是，Humes等[33]跟蹤9個(gè)雙耳佩戴助聽器者3年，不同時(shí)間段分別進(jìn)行噪聲下音節(jié)分辨、安靜狀態(tài)下言語分辨和噪聲下言語分辨測試，結(jié)果顯示無明顯改善。有研究對(duì)比新的單側(cè)或雙側(cè)助聽器使用者和有經(jīng)驗(yàn)的助聽器使用者，發(fā)現(xiàn)三者之間的言語識(shí)別能力僅有很小的增益[34]。即使得到最優(yōu)的驗(yàn)配效果，老年人也會(huì)抱怨他們無法清晰分辨單詞，無法理解語言，特別是在噪音環(huán)境下。

這些障礙可能是因?yàn)槟挲g相關(guān)的瞬時(shí)聽覺處理障礙。例如，因?yàn)樯窠?jīng)同步性受損[35]、神經(jīng)興奮性恢復(fù)延遲[36]等均導(dǎo)致聽覺系統(tǒng)無法精確編碼言語的時(shí)間特性。老年性聽力下降易導(dǎo)致聽覺中樞對(duì)時(shí)間和空間的反應(yīng)性能下降，使目標(biāo)言語被噪聲掩蔽的情況更加明顯[37]。助聽器放大聲音刺激聽覺通路，而聽覺通路在某些個(gè)體中，已經(jīng)因?yàn)槁犛X剝奪而發(fā)生改變。

此外，助聽器改變聲音的物理特性，這些都可以解釋為什么適應(yīng)新的助聽器需要時(shí)間和練習(xí)。Dawes等[34]研究第1周佩戴助聽器和佩戴12周后事件相關(guān)電位N1和P2波的振幅，發(fā)現(xiàn)沒有改變，證明缺乏神經(jīng)編碼的習(xí)服。而Rao等[38]評(píng)估與認(rèn)知能力相關(guān)的時(shí)間相關(guān)電位P3，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過4周的佩戴，P3a振幅明顯降低，說明有生理的變化，但是聽覺中樞處理能力的評(píng)估-噪聲下聽覺測試卻沒有變化。

總而言之，現(xiàn)在還不清楚使用助聽器能否有利于聽覺中樞處理功能的神經(jīng)重塑。最近Karawani等[39]對(duì)使用助聽器后神經(jīng)和行為改變進(jìn)行研究，通過對(duì)比老年感音神經(jīng)性聾患者佩戴助聽器前和佩戴6個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)同步受損和神經(jīng)恢復(fù)延遲等神經(jīng)系統(tǒng)的不足可以通過長時(shí)間佩戴助聽器得到部分抵消。但是機(jī)制仍不清楚。

3.2 聽覺中樞處理和認(rèn)知訓(xùn)練

聽覺中樞處理訓(xùn)練是指對(duì)聲音的積極反應(yīng)，通過這種反應(yīng)，受訓(xùn)者學(xué)會(huì)對(duì)呈現(xiàn)的聲音進(jìn)行系統(tǒng)性地分辨。聽覺中樞處理訓(xùn)練的目的是至下而上地對(duì)聲音進(jìn)行感覺的提純。認(rèn)知訓(xùn)練是指參與標(biāo)準(zhǔn)化、具有挑戰(zhàn)性的認(rèn)知任務(wù)，提高不同的認(rèn)知功能[40]。這兩個(gè)方法的目的都是開發(fā)神經(jīng)的可塑性來提高功能。

神經(jīng)可塑性的概念對(duì)于存在神經(jīng)退行性病變的老年人來說至關(guān)重要，是解剖結(jié)構(gòu)和生理過程(聽覺處理，記憶鞏固)的調(diào)整。當(dāng)一個(gè)人在訓(xùn)練中獲得新的知識(shí)或者技能時(shí)，這些信息可以加強(qiáng)現(xiàn)有的神經(jīng)通路和網(wǎng)絡(luò)，或者導(dǎo)致新的神經(jīng)回路和突觸的產(chǎn)生[41]。計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行聽覺中樞處理訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練，患者接受重復(fù)的刺激，反復(fù)進(jìn)行強(qiáng)化聽覺中樞處理和認(rèn)知能力的操作[42]，積極的參與訓(xùn)練可以產(chǎn)生大腦重塑性改變，提高聽覺中樞處理和認(rèn)知能力。

為了確定聽覺中樞處理和認(rèn)知訓(xùn)練是否有效，研究者通過評(píng)估任務(wù)執(zhí)行能力來判斷。任務(wù)包括已經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)和通過學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化的未學(xué)習(xí)內(nèi)容。后者所帶來的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前者[43]。當(dāng)然，干預(yù)只能在堅(jiān)持訓(xùn)練中才會(huì)有效。有研究證明[44]，計(jì)算機(jī)輔助的家用聽覺中樞處理訓(xùn)練程序?qū)τ新犃p失的老年人的言語識(shí)別能力有穩(wěn)定持續(xù)性的改善。最初Henshaw等[45]研究報(bào)道，家用聽覺中樞處理訓(xùn)練程序?qū)β犃φ系K者的言語識(shí)別和認(rèn)知水平均有明顯的效果。之后，一些研究者和臨床工作者向Henshaw等求助這個(gè)方法的參數(shù)(以家庭為基礎(chǔ)，可遠(yuǎn)程監(jiān)控)。為此，Lawrence等[46]將這一證據(jù)進(jìn)行回顧，內(nèi)容包括13篇已經(jīng)報(bào)道的相關(guān)文獻(xiàn)，均證實(shí)介入治療后言語識(shí)別能力得到提高。隨后更多高質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證實(shí)聽覺訓(xùn)練程序在改善聽力損失患者的聽覺中樞處理和認(rèn)知功能方面的治療意義[43,47]。

認(rèn)知訓(xùn)練程序可以改善健康老年人[40]、輕度認(rèn)知損害[48]和帕金森病患者的認(rèn)知水平[49]。對(duì)于聽力障礙患者，初步的證據(jù)可以證實(shí)[45]，認(rèn)知訓(xùn)練程序可以改善電子耳蝸植入術(shù)后患者的工作記憶、執(zhí)行能力、言語記憶和注意力。研究還提出，聽覺中樞處理與特定認(rèn)知能力(注意力和工作記憶)皮層區(qū)域相關(guān)。Anderson等[37]對(duì)比以聽覺為基礎(chǔ)的認(rèn)知訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)通過訓(xùn)練，噪聲下言語的神經(jīng)反應(yīng)時(shí)間、短時(shí)記憶能力和處理速度均得到改善。另外，還有研究報(bào)道，工作記憶與噪聲下言語識(shí)別能力的提高有密切的關(guān)系，認(rèn)知訓(xùn)練程序可以通過訓(xùn)練認(rèn)知的部分領(lǐng)域(工作記憶)改善認(rèn)知和聽覺中樞處理能力[50-51]。

綜上所述，老年人多存在噪聲下言語分辨能力障礙。究其原因，外周聽力障礙、聽覺中樞處理能力和認(rèn)知功能低下是最主要的原因。研究表明存在行為學(xué)上的相關(guān)性和病理生理學(xué)上的相互作用和影響。

計(jì)算機(jī)輔助的家用聽覺中樞處理訓(xùn)練和認(rèn)知訓(xùn)練可以很好地促進(jìn)神經(jīng)重塑，無論是從聽覺訓(xùn)練的角度還是認(rèn)知訓(xùn)練的角度，均可以明顯改善老年人噪聲下言語識(shí)別能力。