普通話噪聲下言語識別及其與年齡相關聽力損失和認知水平的關系

王貞，張慶蘇，胡乃曉，王琦，龔樹生

1.中國康復研究中心北京博愛醫院聽力語言科，北京市100068；2.首都醫科大學附屬北京友誼醫院耳鼻喉科，北京市100050

老年人在日常生活中，即使沒有明顯的聽力下降，也經常抱怨在噪聲環境下交流困難。噪聲下言語識別能力下降是聽覺中樞處理能力下降的主要表現之一，老齡是重要原因[1]，很多研究發現噪聲下言語識別能力下降與老齡之間的關系[2-3]。但也有其他同時存在的混雜因素影響噪聲下言語識別能力，如與年齡相關的聽力下降[4]和認知功能低下[5]。

傳統和狹義的聽覺中樞處理定位于從耳蝸核到初級聽覺皮層，而更廣義的定位還包括同樣會導致言語交流或聽覺信息處理障礙的認知功能低下。參與言語處理的認知功能主要包括工作記憶、注意力和抑制能力(統稱為“執行能力”)以及情景記憶[6]。因此，研究不應局限于外周聽力與中樞聽覺之間的相互影響，還應包括外周聽力損失、中樞聽覺和相關認知功能三者之間的相互影響[7]。

與年齡相關的聽力損失與噪聲下言語識別能力下降存在相關性[8-10]。一些橫斷面[11-12]和縱向[12-13]研究已經證實與年齡相關聽力損失和認知損害之間的關系。最近的一項Meta分析也確定聽力下降與認知損害之間的相關性[14]。除了噪聲下言語識別，執行其他中樞聽覺處理任務的過程中也混雜了認知成分，如執行功能和注意力會對雙耳分聽測試結果產生影響[15]。不管是增加噪音、壓縮時間還是雙耳分聽，都增加對注意力和抑制能力等認知的需求。認知處理和中樞聽覺處理之間的相互作用在中老年人中很常見，在某種程度上，認知元素，如執行功能(工作記憶、注意力、抑制、喚醒等)，在中老年人噪聲下言語識別中扮演了語言理解的角色，這時，外周聽力、中樞聽覺和認知因素之間的區別進一步模糊[16]。

母語為漢語的人在噪聲環境下也表現出交流困難。漢語是聲調語言，聲調在辯義過程中起著重要的作用；同時漢語語句的語氣、句式也與英語有較大差異。國內有關老年人噪聲下言語識別與外周聽力下降和認知功能關系的相關研究很少，主要受制于缺乏標準化漢語測試材料。解放軍總醫院研發的計算機輔助“心愛飛揚”中文言語測聽平臺，使用噪聲條件下詞表，因接近日常生活環境，在評估患者實際言語交流障礙方面更有價值。認知評估工具選擇計算機化的非口語認知測試單元。目前，認知與聽力損失之間聯系的相關研究多數使用依賴聽力的口頭指令測試材料，即材料以口頭-聽覺的方式呈現[17]?？紤]到聽力障礙受試者對指令的接受程度，結果可信度不高。使用非口語認知測試工具，可消除聽力下降和聽覺中樞處理能力對認知能力測試結果的影響，使結果相對準確和客觀。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018年1月至10月于北京博愛醫院耳鼻喉科門診就診的中老年患者31例，其中男性15例，女性16例；年齡 52～75 歲，平均(65.5±7.0)歲；母語為漢語。

納入標準：①年齡45～75歲；②意識清楚，配合檢查；③雙耳均為226 Hz鼓室圖A形；④患者知情同意。

排除標準：①雙耳平均聽閾差異＞10 dB；②任意耳純音測聽(pure tone audiometry,PTA)平均聽閾＞70 dB；③聽性腦干反應(auditory brainstem response,ABR)與PTA結果不匹配的嚴重障礙；④無法完成認知任務中動態篩查任務；⑤有佩戴助聽器經歷；⑥嚴重心腦血管疾病史；⑦嚴重精神類疾病史；⑧嚴重視覺障礙和肢體運動障礙。

聽力障礙診斷標準：PTA 0.5 kHz、1 kHz、2 kHz、4 kHz四個頻率的平均聽閾≤25 dB為正常，＞25 dB為聽力損失。

根據PTA結果(以聽力較好耳為準)，將患者分為聽力正常組(hearing normal,HN,n=17)和聽力下降組(hearing loss,HL,n=14)。兩組年齡、性別和受教育程度無顯著性差異(P＞0.05)，PTA平均聽閾有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。見表1。

本研究經中國康復研究中心倫理委員會批準(No.2015K035)。

表1 兩組一般資料比較

1.2 測試方法

1.2.1 聽力學檢查

PTA采用AD229b純音聽力計、中耳功能使用AT23中耳分析儀、ABR使用EP25腦干誘發電位儀：丹麥國際聽力公司。測試在符合國家標準的隔音室內進行，本底噪聲＜25 dB。

1.2.2 噪聲下言語識別能力測試

采用“心愛飛揚”中文言語測聽平臺(解放軍總醫院研發)。測試在本底噪聲＜25 dB的標準聲場中進行，噪聲為4人交談時混疊語噪聲，通過揚聲器給聲。采用自適應模式，聲強為被試的舒適強度；揚聲器距測試者1 m，測試耳水平高度。噪聲和信號聲的放置方法分兩種：①兩者均來自正前方，兩者與頭部連線的夾角為0°；②言語聲來自正前方，噪聲來自一側，夾角為90°，左右隨機。測試前進行練習，讓被試熟悉和理解測試過程和回答方式。測試采用自適應方式，聽句子復述，要求被試復述聽到的內容。根據復述正確率增減信噪比，記錄正確率為50%時信噪比，信號和噪聲角度為0°的信噪比記為SⅠN0，信號和噪聲角度為90°的信噪比記為SⅠN90。

1.2.3 認知功能測試

采用劍橋神經心理學成套測試(Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery,CANTAB)。CANTAB軟件安裝在集成觸摸屏的電腦上。受試者完成CANTAB以下3個測試。

1.2.3.1 運動篩查任務(motor screening task,MOT)

MOT是一個簡短的入門練習，使參與者熟悉觸摸屏界面，識別參與者在視覺、理解和手部運動方面的困難。受試者觸摸呈現在屏幕不同位置的閃爍的“X”。結果包括平均反應時及點擊正確率。因受試者點擊正確率均為100%，故本研究僅記錄平均反應時。因視力障礙、無法理解測試說明或因靈巧性問題無法完成MOT的受試者被剔除[18]。

1.2.3.2 配對聯結學習(paired associates learning,PAL)

PAL測量視覺記憶和新的學習，是測試情景記憶的工具。屏幕上呈現幾個盒子，盒子隨機打開，呈現里面所裝的模型。接著在屏幕中間依次呈現這些模型，每次呈現1個，受試者觸壓這個模型原本所在的盒子。如果受試者犯錯，再次呈現模型，并提醒受試者它們所在的位置。

通過向參與者展示2、4、6和8個模型，可改變任務難度。本研究選擇6和8個模型的PAL總誤差(調整后)數，記為PAL6和PAL8，分別代表低負荷和高負荷。

1.2.3.3 空間工作記憶(spatial working memory,SWM)

在屏幕上呈現彩色盒子，受試者觸碰這些盒子并使用排除的過程，找到每個盒子里的標志物，用標志物將屏幕右側的空圓柱填滿。測量結果包括錯誤數(spatial working memory between search error,SWMBE)(觸壓已被證實是空的盒子或重新觸壓已經被發現藏有其他標志物的盒子)和策略(spatial working memory strategy,SWMS)(用于測試執行功能)。

1.3 統計學分析

采用SPSS 24.0統計軟件進行數據分析，兩組間性別采用Fisher確切概率法檢驗；MOT、SⅠN0、SⅠN90不滿足方差齊性或不符合正態分布，PAL6、PAL8、SWMBE和SWMSW不是連續性計量資料，所有數據用平均秩表示，采用Mann-Whitney U檢驗。相關性檢驗采用Spearman相關性分析。分析配對數據時，符合正態分布但不滿足方差齊性的SⅠN0和SⅠN90以(xˉ±s)表示，采用配對t檢驗；PAL6和PAL8不符合正態分布，用中位數表示，采用Wilcoxon符號秩和檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

兩組之間 SⅠN0、SⅠN90、PAL6、PAL8 和 SWMS有顯著性差異(P＜0.05)，HL組噪聲下言語識別能力、執行能力和情景記憶能力均明顯下降。MOT和SWMBE兩組間無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

組內比較，兩組SⅠN0和SⅠN90間、PAL6和PAL8間均有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。見表3～表4。

Spearman相關分析顯示，PTA平均聽閾與SⅠN0、SⅠN90、PAL6、PAL8、SWMS和SWMBE均呈正相關(P＜ 0.05)。見表5。

SⅠN0與 PAL8、SWMS和 SWMBE正相關(P ＜0.05)，SⅠN90與PAL8和SWMS正相關(P ＜ 0.05)。

多元線性回歸分析顯示，PTA平均聽閾與SⅠN0(y=-7.274+0.176x)和 SⅠN90(y=-14.593+0.215x)相關(R2=0.720,R2=0.613,P＜0.001)。

3 討論

本研究顯示，聽力障礙者噪聲下識別言語的能力差，且外周聽力下降與噪聲下言語識別能力存在線性關系，與國外研究一致[19-21]，提示這一現象不存在語種差異，且支持老年人聽覺中樞處理困難的外周假說[22]。外周假說認為，噪聲下言語識別能力下降與信息輸入減少(外周聽力下降)、失真、對聽覺刺激時間變化和信息頻率的分辨能力下降有關，是與年齡相關聽力下降的一個主要表現。Goossens等[23]篩查青年、中年和老年聽力障礙者，發現無論言語的掩蔽方式是能量掩蔽還是信息掩蔽，他們聽覺中樞的言語感知能力都比聽力正常者差。

究其原因，首先，耳蝸內外毛細胞通過振動基底膜的每個位置以增加能量的方式，提高傳入信號的聽覺敏感性和頻率響應的銳化；而老年性聾患者中，外毛細胞的這種主動機制丟失，導致聽力下降和頻率分辨率下降[24]。雖然有很多閾上聽覺障礙影響老年人群，聽力下降仍是主要的限制因素，許多缺陷似乎都與聽力下降、聽覺信息缺失有關[25]。

表2 兩組各項測試結果比較(平均秩)

其次，耳蝸基底膜通常被認為是一組重疊的帶通濾波器，分別調節到特定頻率。對于聽力正常個體來說，這個濾波器在500 Hz以下是相對恒定的，然后隨著中心頻率的增加而增加。在感音神經性聽力障礙患者中，這些聽覺過濾器寬度會顯著擴大，對頻率的調制范圍擴大。此外，引入濾波器的波形明顯不對稱，導致頻率分辨能力明顯下降；而頻率分辨能力的下降直接影響噪聲下言語分辨能力[26]。

最后，噪聲下分辨言語的機制被稱為“瞥見模型”，聽力正常者通過這種模式，可以分別處理言語通道和噪聲通道；當背景噪聲的振幅被調制后，聽力正常者可以將言語信號從噪聲中釋放出來，得到更多瞥到目標音的機會[27]。但聽力障礙者對噪音難以容忍，從背景噪聲中獲得的釋放也很少，這與基底膜變寬的頻率調制有關[28]。一種解釋是，有效的“瞥見”需要高效率分辨率，變寬的頻率調制會減少聽者的機會，從而導致“瞥見”的效率過低。

本研究顯示，聽力障礙者的情景記憶、執行能力下降，外周聽力水平與情景記憶能力中等正相關，而與執行能力輕度正相關。

目前絕大多數認知評估都以聽覺或視覺為刺激條件，如簡易精神狀態檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)和蒙特利爾認知評估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)，這些測試對聽力受損者認知障礙的篩檢效果還不得而知。MoCA中的10分和MMSE中的4分都包含聽覺-語言測試刺激，參與者需要聽到這些刺激來完成任務[29]。Dupuis等[29]報道，即使是輕-中度聽力損失也能顯著影響MoCA表現；去掉依賴于聽力的測試項目，重新計算MoCA評分，聽障者認知正常的數量增加。

本研究采用非口語認知測試工具，以消除聽力和聽覺中樞處理能力下降對認知能力測試的影響。使用規范的PTA作為外周測聽指標，因為PTA依賴于耳蝸傳導和腦干核團神經傳導，不需要更高級的聽覺皮層處理和認知功能參與。綜合采用以上兩點措施，基本確保外周聽力和認知能力的測試結果相對獨立。

表3 兩組SIN0和SIN90比較(dB)

表4 兩組PAL6和PAL8比較

我們的結果與國外之前的研究結果基本一致：聽力損失與部分認知功能間明顯相關。①聽力下降造成社會孤立[30-32]，孤獨和認知水平有關的機制包括基因表達譜改變和孤獨個體炎癥增加[33]。②長期認知負荷增加會造成認知功能下降。在聽覺感知困難(如聽力損失)的條件下，更多的認知資源被用于聽覺中樞處理，這不利于工作記憶等其他認知任務完成[34]，這可由信息退化假說和感覺剝奪假說部分解釋。信息退化假說認為，無論因為刺激減少還是感覺障礙，當感覺信號減少時，更多認知資源將被調動去破譯信號，這導致完成認知任務的資源減少。流行病學研究表明[35-37]，聽力障礙者有更高的認知損害風險，認知下降率和認知損害風險與聽力損失的嚴重程度有關。另一個可能的原因是因為聽覺剝奪，持續不斷的努力感知會給認知功能帶來很大壓力，最后導致認知嚴重障礙。Lin等[37]發現，聽覺下降者罹患認知障礙的比率明顯升高，在6年的臨床觀察期內，其認知功能下降也更為迅速。

表5 外周聽力水平、噪聲下言語識別能力和認知水平三者之間的相關性(r/P)

本研究未發現工作記憶能力有顯著性差異，考慮與樣本量有關。

空間處理能力定義為選擇性地關注來自一個方向的聲音，同時抑制來自另一個方向聲音的能力。為了有效做到這一點，必須對細微的耳間強度差和耳間時間差進行分析，并將其用于分離同時發生的語音信號[38]。在正常聽力條件下，當噪聲從言語聲中分離后，言語識別能力會增強，即產生信噪空間分離優勢(spatial separation advantage,SSA)。在健聽兒童中，SSA隨著年齡增長而愈加明顯，體現正常的中樞聽覺處理功能。我們設置兩種信噪方式：信噪角度0°和90°。目的是依據信噪空間分離優勢的理論，提供不同難易的兩種噪聲下言語識別能力測試。研究表明，兩組SⅠN0和SⅠN90、PAL6和PAL8組內均存在顯著性差異，信噪角度為90°時言語識別難度降低；記憶8張圖片時認知負荷明顯增加。與經驗一致。符合聽覺中樞處理任務難度不同和認知負荷不同的設置。

本研究顯示，SⅠN0與PAL8強正相關，SⅠN90與PAL8弱正相關，而SⅠN0和 SⅠN90與PAL6均無相關性。表明噪聲下言語識別與情景記憶相關，但是無線性相關。

在完成難度更大的噪聲下言語識別時，對情景記憶的依賴更大，認知功能負荷更大，因此，與高負荷認知能力之間的相關性更加明顯，而與低負荷認知能力相關性較小，甚至無相關。降低-補償假說可以解釋這種情況。老齡大腦在執行有感覺和認知需求任務時，聽感覺區活躍性降低，一般認知區域活躍性增高，表明老年雙側對稱性聽力損失導致感覺處理障礙，顳上回活躍性降低；作為補償，大腦認知區域(額葉)活躍性普遍提高[39]。當傾聽發生在比較差的環境如噪聲中，左側額下回三角部和左側額上回更加活躍[40]。噪聲下言語識別能力與情景記憶、工作記憶和執行能力相關，但并非線性關系?？紤]還有更多相關的認知功能影響噪聲下的言語識別。

綜上所述，在漢語普通話條件下，老年人噪聲下言語識別能力與外周性聽力下降和認知功能中的情景記憶、工作記憶和執行能力均有明確的關系。外周聽力下降自下而上造成噪聲下言語識別能力和認知能力下降，認知能力的衰減反過來又自上而下影響噪聲下言語識別。聽覺信號減少或被干擾的程度越嚴重，分辨難度越大，認知的參與程度越高，長時間高負荷會導致認知功能進一步衰減。