滑蓉蓉 劉春艷 邢巖

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)將人腦的認(rèn)知過(guò)程看作是信息加工的過(guò)程。信息加工過(guò)程通常包括感覺(jué)登記、刺激識(shí)別、反應(yīng)選擇、反應(yīng)準(zhǔn)備和反應(yīng)執(zhí)行等階段，以上階段在時(shí)間維度上序貫發(fā)生，并由不同大腦功能網(wǎng)絡(luò)參與完成，而非某個(gè)特異性腦區(qū)所能涵蓋。其中聽(tīng)覺(jué)的認(rèn)知過(guò)程又具有自身特點(diǎn)。

1 聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知特點(diǎn)

聽(tīng)覺(jué)信息的感覺(jué)識(shí)別和登記主要是在聽(tīng)覺(jué)網(wǎng)絡(luò)(以顳葉為核心)完成，反應(yīng)選擇則需要認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)(以背外側(cè)前額葉為核心)參與[1]，而反應(yīng)準(zhǔn)備和執(zhí)行則是運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(以中央后回和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)為核心)完成。隨著研究深入，以及單側(cè)化運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位(lateralized readiness potential，LRP)技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)[2]，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)當(dāng)刺激特征信息之間存在加工速度差異時(shí)，不同刺激的刺激識(shí)別和反應(yīng)準(zhǔn)備兩個(gè)階段可發(fā)生重疊，其間可出現(xiàn)一定程度的信息傳遞，這有利于連續(xù)型假設(shè)的建立。即聽(tīng)覺(jué)信息的多種特征感覺(jué)可非同步并行傳遞至反應(yīng)階段，因此聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知的發(fā)生更具“速度優(yōu)勢(shì)”。

另外，聽(tīng)覺(jué)的連續(xù)型傳遞方式可維持一段時(shí)間，但并不完全依賴于聲音刺激的自身物理屬性(如音強(qiáng)、音調(diào)和音高等)[3]，而是人腦對(duì)這些刺激的心理感受性，隸屬于神經(jīng)心理學(xué)范疇，并有不同的模式網(wǎng)絡(luò)變化[4]。換而言之，人腦在加工具有感受性差異的刺激時(shí)，就會(huì)采用連續(xù)型信息傳遞模式。如此根植于人社會(huì)屬性基礎(chǔ)上的心理屬性，使得聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知在不同個(gè)體或不同情形下表現(xiàn)出差異，是聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知靈活性之所在。

一言蔽之，在自然界廣泛存在的聽(tīng)覺(jué)信息傳遞，主要以連續(xù)性模式進(jìn)行，并以刺激特征間心理感受性存在差異作為維持條件，同時(shí)心理感受性又受到學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)和任務(wù)要求等影響。研究顯示，刻意的學(xué)習(xí)或長(zhǎng)期的音樂(lè)訓(xùn)練可以使心理感受性差異消失，這將中止信息傳遞的連續(xù)性，而使其轉(zhuǎn)換為離散型模式傳遞，即所有特征信息同步并行傳遞至反應(yīng)階段[3]。

2 聽(tīng)覺(jué)與認(rèn)知發(fā)育

外界聲波(16～20 000 Hz)經(jīng)由外耳道傳至鼓膜，引起后者振動(dòng)，通過(guò)聽(tīng)小骨放大后傳至內(nèi)耳，刺激耳蝸內(nèi)的纖毛細(xì)胞而產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。神經(jīng)沖動(dòng)可沿聽(tīng)神經(jīng)逐步上傳至大腦皮層的聽(tīng)覺(jué)中樞，形成聽(tīng)覺(jué)。聽(tīng)覺(jué)可促進(jìn)觸覺(jué)等空間識(shí)別能力的提升[5]，是人類尤其是兒童言語(yǔ)和認(rèn)知功能形成與發(fā)展的基礎(chǔ)。一般情況下，0～6個(gè)月嬰兒已經(jīng)對(duì)聲音有初步的辨識(shí)能力；6個(gè)月～1歲嬰幼兒對(duì)聲音有理解能力；1歲～1歲半幼兒模仿外界聲音并形成簡(jiǎn)單語(yǔ)言；1歲半以上兒童聽(tīng)說(shuō)及其他認(rèn)知能力逐步趨于成熟。

在發(fā)育過(guò)程中，聽(tīng)覺(jué)障礙可嚴(yán)重影響語(yǔ)言及其他認(rèn)知功能。一方面，雙側(cè)聽(tīng)力障礙患者的認(rèn)知功能降低。先天性雙側(cè)聽(tīng)力障礙患兒口語(yǔ)短期記憶嚴(yán)重受損，并代償性出現(xiàn)視覺(jué)工作記憶增強(qiáng)[6]。 3～6歲雙側(cè)重度聽(tīng)力障礙兒童的運(yùn)動(dòng)能力、視覺(jué)運(yùn)動(dòng)整合和知覺(jué)操作能力等非言語(yǔ)認(rèn)知能力均明顯落后于同齡聽(tīng)力正常兒童[7]。另一方面，單側(cè)聽(tīng)力障礙患者也可出現(xiàn)認(rèn)知功能的下降。研究結(jié)果顯示，9～14歲單側(cè)重度聽(tīng)力障礙兒童的工作記憶、處理速度、注意力和語(yǔ)音處理等認(rèn)知功能均差于同齡兒童[8]。一項(xiàng)薈萃分析結(jié)果顯示，不同年齡(6～18歲)單側(cè)聽(tīng)力障礙患兒的智商水平明顯低于聽(tīng)力正常兒童[9]。另外一項(xiàng)應(yīng)用靜息狀態(tài)功能連接磁共振成像識(shí)別單側(cè)聽(tīng)力障礙患兒功能性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果顯示，其多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的連接模式發(fā)生改變，這有利于了解聽(tīng)力障礙患者臨床獲益的生物學(xué)機(jī)制[10]。

3 老年人聽(tīng)力減退和認(rèn)知障礙

聽(tīng)力減退和認(rèn)知障礙是老年人群常見(jiàn)高發(fā)的兩類癥狀。老年人由于聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)衰退可出現(xiàn)雙耳對(duì)稱性感音性聽(tīng)力異常，即年齡相關(guān)性聽(tīng)力減退(age-related hearing loss，ARHL)，其中50歲以上人群聽(tīng)力減退患病率達(dá)30%，而60歲以上人群其患病率可高達(dá)35%～55%[11]，遠(yuǎn)高于全部人口17%的患病率[12]。另外，65歲以上人群中，至少有10%的人患有輕度認(rèn)知障礙，人群中約1%的人已進(jìn)展為阿爾茨海默病。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，老年人可同時(shí)罹患聽(tīng)力減退和認(rèn)知障礙，且兩者可能互為加重因素。

3.1 聽(tīng)力減退與認(rèn)知功能障礙互為暴露因素1915年，Kraepelin在研究精神病時(shí)首次將聽(tīng)力減退與認(rèn)知功能聯(lián)系在一起。一方面，認(rèn)知障礙患者中具有較高的聽(tīng)力障礙患病率。國(guó)內(nèi)王寧宇等[13]分別對(duì)納入研究的24例輕度認(rèn)知障礙患者、31例輕度老年性癡呆患者和50例正常老年人進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，與正常組相比，輕度認(rèn)知障礙患者外周聽(tīng)覺(jué)檢查未見(jiàn)明顯異常，但在輕度老年性癡呆患者組中，隨聽(tīng)力減退的加重，其臨床癡呆量表評(píng)分明顯增加。Quaranta 等[14]針對(duì)65歲以上大樣本人群的研究表明，聽(tīng)力減退尤其是中樞聽(tīng)覺(jué)處理障礙是認(rèn)知功能障礙的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且較之于輕度認(rèn)知障礙，阿爾茨海默病與中樞聽(tīng)覺(jué)處理障礙相關(guān)更為顯著(優(yōu)勢(shì)比為4.2)。研究表明，輕度認(rèn)知障礙患者中，聽(tīng)力減退可影響語(yǔ)言理解，當(dāng)認(rèn)知功能障礙加重后，聽(tīng)力減退則明顯降低認(rèn)知能力。另一方面，聽(tīng)力減退患者罹患認(rèn)知障礙的風(fēng)險(xiǎn)增加[15-18]。研究結(jié)果顯示，純音聽(tīng)力水平>40 dB的中重度聽(tīng)力減退患者，其隨訪10年間老年性認(rèn)知功能障礙的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)為正常人群的1.4～1.6倍，患者聽(tīng)力每減退10 dB，其發(fā)生癡呆的風(fēng)險(xiǎn)增加20%[15]。一項(xiàng)納入17項(xiàng)研究的薈萃分析結(jié)果顯示，雖然納入研究中對(duì)于聽(tīng)力和認(rèn)知功能的評(píng)價(jià)方式各異(針對(duì)外周聽(tīng)力減退研究較多，而針對(duì)中樞性聽(tīng)力減退研究較少)，但結(jié)果均傾向于認(rèn)定聽(tīng)力減退與認(rèn)知功能下降有關(guān)[19]。

由此可見(jiàn)，在聽(tīng)力減退與認(rèn)知功能障礙的發(fā)生發(fā)展中，兩者具有互為促進(jìn)的交互作用。盡管多達(dá)80%輕度認(rèn)知障礙患者可進(jìn)展為阿爾茨海默病，但通過(guò)適當(dāng)干預(yù)又可以逆轉(zhuǎn)其進(jìn)程，因此在篩查認(rèn)知功能檢查中增加聽(tīng)覺(jué)測(cè)試將有助于早期識(shí)別、診斷和干預(yù)認(rèn)知障礙，防止其進(jìn)展為阿爾茨海默病[20]。

3.2 聽(tīng)力治療可改善患者認(rèn)知功能障礙聽(tīng)力減退影響認(rèn)知功能的具體機(jī)制尚不明確，但包括助聽(tīng)器在內(nèi)的聽(tīng)力治療則是解決癡呆患者聽(tīng)力下降和行為癥狀的低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、非藥物學(xué)方法，并有望成為防治認(rèn)知功能障礙的臨床策略之一[21]。一項(xiàng)納入15例聽(tīng)力減退患者的研究顯示，以社區(qū)為基礎(chǔ)，采用助聽(tīng)設(shè)備和交互式聽(tīng)力訓(xùn)練的干預(yù)措施，可顯著改善患者的認(rèn)知功能[21]。2017年由約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院率先開(kāi)展了一項(xiàng)通過(guò)聽(tīng)力治療改善認(rèn)知功能障礙的隨機(jī)可行性試驗(yàn)性研究。該研究給予聽(tīng)力減退患者雙側(cè)入耳道式助聽(tīng)器干預(yù)，6個(gè)月后隨訪結(jié)果顯示，聽(tīng)力治療可有效改善聽(tīng)力和記憶，減輕聽(tīng)力減退患者的認(rèn)知功能衰退[22]。

4 聲音識(shí)別技術(shù)在聽(tīng)力治療中的應(yīng)用前景

聲音識(shí)別技術(shù)近些年來(lái)得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。聲音識(shí)別是將待識(shí)別聲音的特征與聲音樣本特征進(jìn)行比對(duì)，從而得到待測(cè)聲音和樣本的一致性判斷。在對(duì)聲音進(jìn)行識(shí)別之前先需要對(duì)其進(jìn)行前期處理，聲音識(shí)別前期的處理流程包括預(yù)加重、分幀加窗和端點(diǎn)檢測(cè)等。在前期處理的基礎(chǔ)上，對(duì)聲音進(jìn)行特征提取得到聲音的特征向量，接著是模式匹配階段，通過(guò)模式匹配得到聲音識(shí)別的最終結(jié)果。

隨著研究深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)聲音的不同特征同樣可以影響認(rèn)知功能。在一項(xiàng)關(guān)于音樂(lè)的研究中，專家音樂(lè)即興創(chuàng)作者通過(guò)音樂(lè)互動(dòng)交流了5種類型的非音樂(lè)社交意圖，解碼和心理聲學(xué)的綜合分析結(jié)果顯示，無(wú)論是聽(tīng)眾接受過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練與否，他們均可識(shí)別音樂(lè)中表現(xiàn)的意圖，而且這種社會(huì)認(rèn)知能力在一定程度上依賴于信息處理時(shí)間和諧波協(xié)調(diào)的聲音線索。研究者們最終建立了社會(huì)行為的隸屬維度與音樂(lè)諧調(diào)或音樂(lè)時(shí)間之間的因果關(guān)系。此研究結(jié)果為聲音干預(yù)的社會(huì)認(rèn)知提供了新的機(jī)械學(xué)見(jiàn)解，也加速了人們對(duì)聲音干預(yù)治療中不同語(yǔ)音特點(diǎn)的研究[23]。

遺憾的是，目前尚缺乏人群大樣本的語(yǔ)音與聽(tīng)力或認(rèn)知功能的調(diào)查數(shù)據(jù)。因此，未來(lái)探討語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)作用時(shí)，可以構(gòu)建不同語(yǔ)音與患者認(rèn)知功能關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)識(shí)別受試者的語(yǔ)音而初步判定其認(rèn)知功能；并可在聽(tīng)力障礙和認(rèn)知障礙患者中針對(duì)性地給予不同特征的語(yǔ)音進(jìn)行干預(yù)治療。語(yǔ)音識(shí)別，將可能如人臉識(shí)別技術(shù)推算人的生理年齡一樣，評(píng)估出受試者的認(rèn)知水平，且更具臨床應(yīng)用價(jià)值。應(yīng)用包括助聽(tīng)器在內(nèi)的聽(tīng)力治療，尤其是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)診療是盡早診治和緩解癡呆患者認(rèn)知功能障礙的科學(xué)有效的方法之一。