我國聾人“事件相關(guān)電位”實驗研究進展

李 敏 周永紅

(重慶師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院特殊教育系 重慶 401331)

事件相關(guān)電位(Event-Related Potential，以下簡稱ERP)是與刺激事件有固定鎖時(time-locked)關(guān)系的大腦反應(yīng)所形成的一系列腦電波。與其他認知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)相比，ERP技術(shù)具有時間分辨率高、無創(chuàng)傷性、事件敏感性、數(shù)據(jù)豐富等優(yōu)勢[1]。聾人在聽力方面有不同程度的損傷，視覺信息加工、心理認知機制與健聽人相比存在較大的差異。在中國知網(wǎng)(CNKI)和Science Direct上以“ERP/事件相關(guān)電位/腦電”+“聾/聽力障礙/聽覺障礙/聽障/deaf/deafness”等主題詞組合進行檢索，共檢索到25篇期刊論文與19篇碩博論文(截至2022年3月)。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)對文獻進行篩選：研究人員與被試均為國內(nèi)人員；被試包括聾人；使用ERP技術(shù)。去掉重復(fù)文獻，最終挑選出文獻共34篇(16篇期刊論文，18篇碩博學(xué)位論文)。本文從ERP研究數(shù)量變化、研究人員、研究方法、研究成果四個方面對文獻進行分析，探究我國聾人ERP實驗研究的進展情況，并對我國聾人ERP實驗研究進展進行總結(jié)與展望，為聾人ERP實驗研究提供借鑒，為聾人的教育與早期干預(yù)提供參考。

一、聾人ERP實驗研究數(shù)量變化

有關(guān)ERP的研究在我國始于20世紀(jì)80年代，我國開始聾人ERP實驗研究始于2005年，ERP技術(shù)引入聾人這個特殊領(lǐng)域的時間相對較晚?？傮w來看，聾人ERP實驗研究的期刊文獻較少，2005—2022年總共16篇，在2005—2010年、2011—2015年兩個時間段，聾人ERP實驗研究分別只有3篇和2篇，研究較少。2016年之后的期刊論文數(shù)量迅速增加，呈上升趨勢。在關(guān)于聾人ERP實驗研究的碩博學(xué)位論文中，2005—2022年總共有18篇，其中碩士學(xué)位論文數(shù)量較多，博士學(xué)位論文數(shù)量較少，具體見表1。

二、聾人ERP實驗的研究人員

對聾人ERP實驗研究人員的所屬單位(第一單位)和涉及的領(lǐng)域或?qū)W科背景進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，其中73.53%(n=25)的研究者來自高校，以河南大學(xué)、湖南師范大學(xué)、華東師范大學(xué)為主；26.47%(n=9)的研究者來自醫(yī)院(醫(yī)學(xué)中心)或醫(yī)學(xué)院。由此可知，高校為聾人ERP研究的主要陣地，其次為醫(yī)院。研究者的學(xué)科背景方面，有9篇文獻的作者有教育學(xué)背景，其中華東師范大學(xué)的研究較多，有4篇，湖南師范大學(xué)有2篇，重慶師范大學(xué)、魯東大學(xué)和香港大學(xué)各1篇；有11篇文獻的作者有心理學(xué)背景，其中河南大學(xué)的研究較多，有7篇，湖南師范大學(xué)有2篇，重慶師范大學(xué)和華南師范大學(xué)各1篇；有11篇文獻的作者有醫(yī)學(xué)背景，其中有8篇來自醫(yī)院，包括廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院、徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院、山西省人民醫(yī)院、合肥第一附屬醫(yī)院(2篇)、煙臺山醫(yī)院、美國辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心、中山紀(jì)念醫(yī)院。另外有1篇來自川北醫(yī)學(xué)院，1篇來自首都醫(yī)科大學(xué)，1篇來自四川大學(xué)。除上述學(xué)科背景外，還有文學(xué)、體育學(xué)、工學(xué)學(xué)科背景的研究人員。其中有1篇文獻的作者有文學(xué)背景，來自江蘇師范大學(xué)；有1篇文獻的作者有體育學(xué)背景，來自山東師范大學(xué)；有1篇文獻的作者有工學(xué)背景，來自天津理工大學(xué)。因此，我國目前聾人ERP實驗研究主要涉及教育學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)三個領(lǐng)域，未見進行跨學(xué)科合作，有一定的局限性。

表1 聾人ERP實驗研究文獻年份分布表(篇)

三、聾人ERP實驗研究方法

(一)實驗被試

對34篇文獻進行分析，其中有27篇文獻采用對照實驗，將聾人與健聽人進行對照；7篇的被試只有聾人，采取的是單組被試實驗。對被試的年齡層次進行分析，研究聾童的文獻有16篇，實驗被試共有574人，占比44.26%；研究聾人中學(xué)生的文獻有2篇，實驗被試有68人，占比5.24%；研究聾人大學(xué)生以及成人的文獻有12篇，實驗被試有568人，占比43.79%；研究聾人老年人以及涉及各個年齡層的文獻有4篇，實驗被試有87人，占比6.71%?？梢?，當(dāng)前研究的實驗被試以聾童和聾人大學(xué)生為主。

(二)實驗范式

研究者在ERP實驗中會采取一些經(jīng)典的實驗范式來研究聾人的腦部認知機制。其中，采用經(jīng)典Oddball范式及其變式的文獻有17篇，是聾人ERP實驗研究的主要范式。研究者也采用詞圖匹配范式、自我參照范式、同時性判斷的經(jīng)典范式、繼時性判斷的經(jīng)典范式、平衡設(shè)計范式等。除了范式以外，情緒面孔識別任務(wù)、one-back任務(wù)、時間二分任務(wù)、數(shù)字識別和數(shù)字奇偶判斷任務(wù)、延遲反應(yīng)任務(wù)等也被研究者用于聾人ERP實驗研究中。

(三)實驗儀器

ERP實驗需要借助電極帽和腦電圖協(xié)同采集腦電數(shù)據(jù)。由表2可知，大多數(shù)ERP實驗采用的是美國生產(chǎn)的Neuroscan電極帽和德國生產(chǎn)的Brain Product電極帽。Neuroscan的使用次數(shù)最高，為17次，占總使用量的50.00%；其次是Brain Product，使用次數(shù)為8次，占23.53%。Neuroscan電極帽分為以下幾個型號：Neuroscan 4.5、Neuroscan SynAmps 2、Neuroscan Grael、Neuroscan SynAmps amplifier、Neuroscan SynAmps RT。電極數(shù)量有32導(dǎo)和64導(dǎo)，以32導(dǎo)居多。Brain Product的ERP記錄系統(tǒng)有32導(dǎo)、64導(dǎo)和128導(dǎo)三種不同導(dǎo)數(shù)的電極帽。除了使用上述兩種電極帽以外，一些研究者使用了EGI的腦電分析儀、上海海神醫(yī)療電子儀器生產(chǎn)的NDI-092(海神號)神經(jīng)電檢診儀、Otmetrics的Chart聽覺誘發(fā)電位儀、丹迪的EVOMATIC-8000、Keypoint的誘發(fā)電位儀，以及德國產(chǎn)的ANT。研究者應(yīng)根據(jù)實驗被試與研究精度要求選擇合適的電極帽和電極點數(shù)。

(四)ERP成分

聾人ERP實驗的可得成分總共被研究了97次，其中主要為N家族和P家族，N家族中主要有N1、N120、N2、N170、N400、N450，總共被研究過35次，占36.08%。其中，N1被研究最多，被研究了11次，N2被研究了7次，N170和N400各被研究了6次，N450被研究了3次，N120和N200各被研究了1次。P家族成分經(jīng)常被研究者用來分析人的腦部機制，總共被研究過34次，占35.05%。其中，P1和P2各被研究11次，P3被研究8次。研究人員也研究了P140、P260、P500、P600等成分，其中，P600被研究2次，其他成分各被研究1次。在對植入人工耳蝸(Cochlear Implantation，以下簡稱CI)的聾童的研究中，采用最多的為失匹配負波(Mismatch Negativity，以下簡稱MMN)特征研究，被研究了15次，占15.46%。除了一些常見的ERP成分，研究者在對聾人進行實驗時還發(fā)現(xiàn)了其他一些成分，比如晚期負成分(Late Negative Component，以下簡稱LNC)、晚期正成分(Late Positive Component，以下簡稱LPC)、與計時相關(guān)的晚期正成分(Late Positive Component of Timing，以下簡稱LPCT)、刺激呈現(xiàn)后300—500毫秒處的正波(Late Positive Potential，以下簡稱LPP)、晚期鑒別負波(Late Discriminative Negativity，以下簡稱LDN)、晚期聽覺誘發(fā)電位(Late Auditory Evoked Potential，以下簡稱LAEP)、持續(xù)電位(Sustained Potential，以下簡稱SP)，占13.40%，其中，LPC和LPP各被研究3次，LDN和LAEP各被研究2次，LNC、LPCT和SP各被研究了1次。這些成分的研究對聾人神經(jīng)心理機制探討具有一定的幫助。

表2 ERP實驗電極帽分布一覽表

四、聾人ERP實驗研究成果

當(dāng)前，我國聾人ERP實驗研究取得了一定的進展。聾人聽覺中樞功能受損，主要依靠視覺進行信息加工，進而導(dǎo)致語言學(xué)習(xí)方面的困難、抑制控制機制受損、面孔情緒識別困難等。因此，已有研究主要對聾人的語言能力、執(zhí)行功能、面孔情緒識別能力和聽覺能力四個方面進行探討。

(一)聾人語言能力發(fā)展

聾人與健聽人在語言發(fā)展中有很大的不同，普遍存在閱讀困難。在語言加工方面，聾人語音加工的時間較長，可能慢于健聽人[2]。在詞匯識別方面，聾人在詞匯識別中采用了語音中介的路徑策略[3]。但是，聾人也可以不借助語音的中介作用，更傾向于采用正字法策略，借助詞形信息直接通達語義[4]。在語義加工方面，有研究者認為韻律對聾人語義加工有影響。聾人對現(xiàn)代漢語韻律的加工是使用手語加工，通過字形的圖像編碼，直接通達語義[5]。在言語工作記憶方面，聾童由于語音回路的缺失，無法接收聽覺信息，其言語工作記憶在功能以及腦機制上都與健聽人有一定的區(qū)別。早期的語音輸入也會影響長期記憶的形成，CI術(shù)后兒童的長期記憶不如健聽兒童[6]。因此，聾人在語言能力方面發(fā)展緩慢，在語音加工、詞匯識別、語義加工、言語工作記憶等方面與健聽人有所不同，聾人傾向于采用正字法、手語加工，使詞形直接通達語義，以便進行語言的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

(二)聾人執(zhí)行功能發(fā)展

執(zhí)行功能是指在完成復(fù)雜的認知任務(wù)過程中表現(xiàn)出來的一種高級認知過程。一般認為，執(zhí)行功能包括抑制控制、刷新和轉(zhuǎn)換三個子成分[7-8]。

執(zhí)行功能的發(fā)展水平從高到低依次為健聽兒童、植入耳蝸聾童、佩戴助聽器聾童。這一結(jié)果表明，植入人工耳蝸有益于聾童執(zhí)行功能的發(fā)展，即植入耳蝸聾童語言能力的發(fā)展會影響其執(zhí)行功能的發(fā)展[9]。抑制控制是執(zhí)行功能的核心成分，通常被認為是狹義的執(zhí)行功能，指在完成有干擾信息的目標(biāo)任務(wù)時對無關(guān)刺激進行抑制反應(yīng)的能力[10-11]。聾童存在抑制控制障礙，在抑制控制過程中的認知監(jiān)控機制受損，聾童和健聽兒童都有沖突監(jiān)測機制，但在認知Stroop任務(wù)中，聾童在N450上的負激活顯著增強[12]。多項研究表明，聽覺通道受損可能會影響聾童抑制控制的發(fā)展，抑制控制的損害會妨礙兒童學(xué)業(yè)、社會交往和情緒理解等方面的正常發(fā)展?？傊?，與健聽兒童相比，聾童的執(zhí)行功能尤其是抑制控制發(fā)展存在障礙，認知監(jiān)控機制受損，這是由于沖突監(jiān)測過程中注意分配能力受損所致。

(三)聾人面孔情緒識別能力發(fā)展

聾人不同程度的聽力損失也可能影響其面孔識別能力和情緒識別能力，從而進一步影響其人際交往[13]。在面孔識別方面，由先前研究可知，面孔識別存在右腦偏側(cè)化現(xiàn)象，即右腦比左腦在面孔識別上更具優(yōu)勢。但聾人被試左、右側(cè)N170 波幅沒有顯著差異，在面孔加工上并沒有表現(xiàn)出此現(xiàn)象，可能是聽覺能力的缺失阻礙了面孔加工的右側(cè)化偏向[14]。在面孔情緒識別方面，聾人面孔情緒識別存在困難。陳瓊進行情緒Stroop任務(wù)研究發(fā)現(xiàn)，聾童在進行情緒面孔識別時，前額葉、枕葉、顳葉和頂葉區(qū)域出現(xiàn)了障礙，情緒自下而上的視覺加工、相關(guān)注意和情感語義分配受到損傷，具體表現(xiàn)為聾童在N1、P1、N170 和 LPC 四個成分上的激活均顯著低于健聽對照組[15]。聾人在識別愉快、悲傷、中性面孔情緒時誘發(fā)的N170波幅都比健聽兒童波幅更大[16]，尤其是在識別恐懼情緒時，聾人需要更長時間才能對面孔主要部位進行感知[17]。這種困難還存在于聾人精細加工面孔的晚期階段。認知加工的差異可能是聾人面孔情緒識別困難的主要原因之一。

(四)聾人聽覺能力發(fā)展

聾人聽覺中樞功能受損，聽覺能力下降，多數(shù)研究對聾人的失匹配負波等特征進行了分析。研究表明，聾人與健聽人的神經(jīng)反應(yīng)差異發(fā)生在符號處理的早期階段[18]。在聾童中，CI兒童在復(fù)雜言語環(huán)境中，早期聽覺編碼和后期認知加工上存在缺陷[19]。對0—3歲聾童的聽覺語言能力進行研究，采用失匹配負波測試可知，對聾童干預(yù)時間越早，配戴助聽裝置時間越長，聽覺言語的康復(fù)效果越好[20]。先天性聾童大腦皮層跨模態(tài)重組的正?；孓D(zhuǎn)與CI術(shù)后聾童聽覺功能的恢復(fù)情況相關(guān)，特別是顳葉和頂葉周邊視聽聯(lián)合皮層異常活動的正?；谝欢ǔ潭壬嫌绊懥寺犛X功能的恢復(fù)效果，這對指導(dǎo)聾童CI術(shù)后聽力恢復(fù)訓(xùn)練和康復(fù)評估具有重要意義[21]。在成年的聾人方面，對感音神經(jīng)性聾患者的失匹配負波特征的分析發(fā)現(xiàn)，感音神經(jīng)性聾患者雖聽力損失比較嚴重，但聽覺皮質(zhì)仍可覺察、識別和分辨刺激[22]。在老年聾患者方面，與健聽人相比，老年聾患者聽覺中樞功能受損，認知功能減退，MMN、P300可作為評估老年聾患者聽覺中樞功能、認知功能的客觀判斷指標(biāo)[23]。在聽覺能力鑒別方面，應(yīng)用腦干聽覺誘發(fā)電位和40Hz聽覺事件相關(guān)電位對年齡在1—63歲的36例聽力減退患者的聽力減退情況進行評價，二者結(jié)合對器質(zhì)性耳聾與功能性耳聾的鑒別診斷更客觀，對偽聾的鑒別也比較容易[24]。由此可知，聾人的聽覺能力與年齡、致病原因等方面都有關(guān)系，對一些聾童進行早期干預(yù)能夠幫助聽覺言語能力的恢復(fù)。同時，ERP技術(shù)在耳聾原因鑒別方面也能發(fā)揮作用。

五、結(jié)論與展望

(一)結(jié)論

對我國聾人ERP實驗研究的34篇文獻分析發(fā)現(xiàn)，聾人ERP實驗研究文獻數(shù)量總體較少；以師范院校教師、學(xué)生以及醫(yī)院醫(yī)生為主，學(xué)科背景多為教育學(xué)、心理學(xué)與醫(yī)學(xué)，缺乏跨學(xué)科多領(lǐng)域合作；在實驗被試方面，主要以聾童和聾人大學(xué)生為主；大多數(shù)采用經(jīng)典Oddball范式對聾人進行研究；研究內(nèi)容集中在聾人語言能力、執(zhí)行功能、面孔情緒識別能力與聽覺能力上。

(二)展望

1.擴大研究范圍，推動多領(lǐng)域跨學(xué)科合作

國內(nèi)聾人ERP實驗研究內(nèi)容主要集中于聾人的語言能力、執(zhí)行能力、面孔情緒識別能力和聽覺能力等方面。擴大聾人ERP實驗研究范圍是探討聾人與健聽人的不同神經(jīng)生理機制的途徑。對于實驗被試的選擇，不僅可以拓寬其年齡范圍，也可根據(jù)聾人的障礙程度、障礙類型來探討ERP機制。我國聾人ERP實驗研究領(lǐng)域多集中在教育學(xué)、心理學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，研究人員以師范院校教師、學(xué)生和醫(yī)院醫(yī)生為主，涉及的學(xué)科領(lǐng)域有一定的局限性，而且缺少跨學(xué)科領(lǐng)域的合作，都是在本學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)進行研究。特殊教育學(xué)具有交叉性、綜合性的特點，涉及教育學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、社會學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)等多門學(xué)科[25]。因此，要加強特殊教育學(xué)與不同學(xué)科之間的聯(lián)系，推動多領(lǐng)域跨學(xué)科合作。

2.改變單一范式，采用多種實驗范式研究

我國聾人ERP實驗研究的實驗范式大多采用經(jīng)典Oddball范式，缺少其他范式以及多種范式相結(jié)合。近年來，隨著認知神經(jīng)科學(xué)的興起與發(fā)展，已有諸多研究者采用實證研究的方法對執(zhí)行功能進行深入的探討，其中Stroop任務(wù)、Oddball任務(wù)、Go-Nogo任務(wù)、停止信號任務(wù)(Stop-Signal Task)、Simon任務(wù)、Flanker任務(wù)、延遲滿足任務(wù)和兒童賭博任務(wù)等，是常用于執(zhí)行功能的研究范式[26]。未來可以采用更多的實驗范式，也可以結(jié)合兩種或多種范式進行研究。

3.推動ERP與其他技術(shù)結(jié)合，深入挖掘聾人認知機制

ERP技術(shù)相對于行為學(xué)實驗?zāi)芨顚哟蔚靥接懴嚓P(guān)機制，當(dāng)前研究大多只得出了行為學(xué)數(shù)據(jù)，如反應(yīng)時間與正確率。未來的研究可以從以下幾方面入手。首先，合理地選擇和使用多個電極點和分析方法對聾人ERP實驗數(shù)據(jù)進行采集和分析。其次，可以將腦電技術(shù)與眼動技術(shù)相結(jié)合，詳細探討聾人的認知機制。此外，電磁學(xué)測量和血液動力學(xué)測量在空間和時間分辨率上可以互補。近紅外腦功能成像技術(shù)(functional near-infrared imaging, 以下簡稱fNIRI)能提供腦功能活動過程中的腦皮層血氧代謝信息，血液動力學(xué)測量有著毫米級的空間分辨率[27]。再次，未來的研究還可以采用具有更高分辨率的正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Computed Tomography, 以下簡稱PET)和功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, 以下簡稱fMRI)等功能成像技術(shù)進行更深入的探討，將ERP技術(shù)與fNIRI、fMRI相結(jié)合，深入挖掘聾人認知過程的神經(jīng)生理機制。