普通话噪声下言语识别及其与年龄相关听力损失和认知水平的关系

王贞，张庆苏，胡乃晓，王琦，龚树生

1.中国康复研究中心北京博爱医院听力语言科，北京市100068；2.首都医科大学附属北京友谊医院耳鼻喉科，北京市100050

老年人在日常生活中，即使没有明显的听力下降，也经常抱怨在噪声环境下交流困难。噪声下言语识别能力下降是听觉中枢处理能力下降的主要表现之一，老龄是重要原因[1]，很多研究发现噪声下言语识别能力下降与老龄之间的关系[2-3]。但也有其他同时存在的混杂因素影响噪声下言语识别能力，如与年龄相关的听力下降[4]和认知功能低下[5]。

传统和狭义的听觉中枢处理定位于从耳蜗核到初级听觉皮层，而更广义的定位还包括同样会导致言语交流或听觉信息处理障碍的认知功能低下。参与言语处理的认知功能主要包括工作记忆、注意力和抑制能力(统称为“执行能力”)以及情景记忆[6]。因此，研究不应局限于外周听力与中枢听觉之间的相互影响，还应包括外周听力损失、中枢听觉和相关认知功能三者之间的相互影响[7]。

与年龄相关的听力损失与噪声下言语识别能力下降存在相关性[8-10]。一些横断面[11-12]和纵向[12-13]研究已经证实与年龄相关听力损失和认知损害之间的关系。最近的一项Meta分析也确定听力下降与认知损害之间的相关性[14]。除了噪声下言语识别，执行其他中枢听觉处理任务的过程中也混杂了认知成分，如执行功能和注意力会对双耳分听测试结果产生影响[15]。不管是增加噪音、压缩时间还是双耳分听，都增加对注意力和抑制能力等认知的需求。认知处理和中枢听觉处理之间的相互作用在中老年人中很常见，在某种程度上，认知元素，如执行功能(工作记忆、注意力、抑制、唤醒等)，在中老年人噪声下言语识别中扮演了语言理解的角色，这时，外周听力、中枢听觉和认知因素之间的区别进一步模糊[16]。

母语为汉语的人在噪声环境下也表现出交流困难。汉语是声调语言，声调在辩义过程中起着重要的作用；同时汉语语句的语气、句式也与英语有较大差异。国内有关老年人噪声下言语识别与外周听力下降和认知功能关系的相关研究很少，主要受制于缺乏标准化汉语测试材料。解放军总医院研发的计算机辅助“心爱飞扬”中文言语测听平台，使用噪声条件下词表，因接近日常生活环境，在评估患者实际言语交流障碍方面更有价值。认知评估工具选择计算机化的非口语认知测试单元。目前，认知与听力损失之间联系的相关研究多数使用依赖听力的口头指令测试材料，即材料以口头-听觉的方式呈现[17]。考虑到听力障碍受试者对指令的接受程度，结果可信度不高。使用非口语认知测试工具，可消除听力下降和听觉中枢处理能力对认知能力测试结果的影响，使结果相对准确和客观。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年1月至10月于北京博爱医院耳鼻喉科门诊就诊的中老年患者31例，其中男性15例，女性16例；年龄 52～75 岁，平均(65.5±7.0)岁；母语为汉语。

纳入标准：①年龄45～75岁；②意识清楚，配合检查；③双耳均为226 Hz鼓室图A形；④患者知情同意。

排除标准：①双耳平均听阈差异＞10 dB；②任意耳纯音测听(pure tone audiometry,PTA)平均听阈＞70 dB；③听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)与PTA结果不匹配的严重障碍；④无法完成认知任务中动态筛查任务；⑤有佩戴助听器经历；⑥严重心脑血管疾病史；⑦严重精神类疾病史；⑧严重视觉障碍和肢体运动障碍。

听力障碍诊断标准：PTA 0.5 kHz、1 kHz、2 kHz、4 kHz四个频率的平均听阈≤25 dB为正常，＞25 dB为听力损失。

根据PTA结果(以听力较好耳为准)，将患者分为听力正常组(hearing normal,HN,n=17)和听力下降组(hearing loss,HL,n=14)。两组年龄、性别和受教育程度无显著性差异(P＞0.05)，PTA平均听阈有非常高度显著性差异(P＜0.001)。见表1。

本研究经中国康复研究中心伦理委员会批准(No.2015K035)。

表1 两组一般资料比较

1.2 测试方法

1.2.1 听力学检查

PTA采用AD229b纯音听力计、中耳功能使用AT23中耳分析仪、ABR使用EP25脑干诱发电位仪：丹麦国际听力公司。测试在符合国家标准的隔音室内进行，本底噪声＜25 dB。

1.2.2 噪声下言语识别能力测试

采用“心爱飞扬”中文言语测听平台(解放军总医院研发)。测试在本底噪声＜25 dB的标准声场中进行，噪声为4人交谈时混叠语噪声，通过扬声器给声。采用自适应模式，声强为被试的舒适强度；扬声器距测试者1 m，测试耳水平高度。噪声和信号声的放置方法分两种：①两者均来自正前方，两者与头部连线的夹角为0°；②言语声来自正前方，噪声来自一侧，夹角为90°，左右随机。测试前进行练习，让被试熟悉和理解测试过程和回答方式。测试采用自适应方式，听句子复述，要求被试复述听到的内容。根据复述正确率增减信噪比，记录正确率为50%时信噪比，信号和噪声角度为0°的信噪比记为SⅠN0，信号和噪声角度为90°的信噪比记为SⅠN90。

1.2.3 认知功能测试

采用剑桥神经心理学成套测试(Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery,CANTAB)。CANTAB软件安装在集成触摸屏的电脑上。受试者完成CANTAB以下3个测试。

1.2.3.1 运动筛查任务(motor screening task,MOT)

MOT是一个简短的入门练习，使参与者熟悉触摸屏界面，识别参与者在视觉、理解和手部运动方面的困难。受试者触摸呈现在屏幕不同位置的闪烁的“X”。结果包括平均反应时及点击正确率。因受试者点击正确率均为100%，故本研究仅记录平均反应时。因视力障碍、无法理解测试说明或因灵巧性问题无法完成MOT的受试者被剔除[18]。

1.2.3.2 配对联结学习(paired associates learning,PAL)

PAL测量视觉记忆和新的学习，是测试情景记忆的工具。屏幕上呈现几个盒子，盒子随机打开，呈现里面所装的模型。接着在屏幕中间依次呈现这些模型，每次呈现1个，受试者触压这个模型原本所在的盒子。如果受试者犯错，再次呈现模型，并提醒受试者它们所在的位置。

通过向参与者展示2、4、6和8个模型，可改变任务难度。本研究选择6和8个模型的PAL总误差(调整后)数，记为PAL6和PAL8，分别代表低负荷和高负荷。

1.2.3.3 空间工作记忆(spatial working memory,SWM)

在屏幕上呈现彩色盒子，受试者触碰这些盒子并使用排除的过程，找到每个盒子里的标志物，用标志物将屏幕右侧的空圆柱填满。测量结果包括错误数(spatial working memory between search error,SWMBE)(触压已被证实是空的盒子或重新触压已经被发现藏有其他标志物的盒子)和策略(spatial working memory strategy,SWMS)(用于测试执行功能)。

1.3 统计学分析

采用SPSS 24.0统计软件进行数据分析，两组间性别采用Fisher确切概率法检验；MOT、SⅠN0、SⅠN90不满足方差齐性或不符合正态分布，PAL6、PAL8、SWMBE和SWMSW不是连续性计量资料，所有数据用平均秩表示，采用Mann-Whitney U检验。相关性检验采用Spearman相关性分析。分析配对数据时，符合正态分布但不满足方差齐性的SⅠN0和SⅠN90以(xˉ±s)表示，采用配对t检验；PAL6和PAL8不符合正态分布，用中位数表示，采用Wilcoxon符号秩和检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

两组之间 SⅠN0、SⅠN90、PAL6、PAL8 和 SWMS有显著性差异(P＜0.05)，HL组噪声下言语识别能力、执行能力和情景记忆能力均明显下降。MOT和SWMBE两组间无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

组内比较，两组SⅠN0和SⅠN90间、PAL6和PAL8间均有非常高度显著性差异(P＜0.001)。见表3～表4。

Spearman相关分析显示，PTA平均听阈与SⅠN0、SⅠN90、PAL6、PAL8、SWMS和SWMBE均呈正相关(P＜ 0.05)。见表5。

SⅠN0与 PAL8、SWMS和 SWMBE正相关(P ＜0.05)，SⅠN90与PAL8和SWMS正相关(P ＜ 0.05)。

多元线性回归分析显示，PTA平均听阈与SⅠN0(y=-7.274+0.176x)和 SⅠN90(y=-14.593+0.215x)相关(R2=0.720,R2=0.613,P＜0.001)。

3 讨论

本研究显示，听力障碍者噪声下识别言语的能力差，且外周听力下降与噪声下言语识别能力存在线性关系，与国外研究一致[19-21]，提示这一现象不存在语种差异，且支持老年人听觉中枢处理困难的外周假说[22]。外周假说认为，噪声下言语识别能力下降与信息输入减少(外周听力下降)、失真、对听觉刺激时间变化和信息频率的分辨能力下降有关，是与年龄相关听力下降的一个主要表现。Goossens等[23]筛查青年、中年和老年听力障碍者，发现无论言语的掩蔽方式是能量掩蔽还是信息掩蔽，他们听觉中枢的言语感知能力都比听力正常者差。

究其原因，首先，耳蜗内外毛细胞通过振动基底膜的每个位置以增加能量的方式，提高传入信号的听觉敏感性和频率响应的锐化；而老年性聋患者中，外毛细胞的这种主动机制丢失，导致听力下降和频率分辨率下降[24]。虽然有很多阈上听觉障碍影响老年人群，听力下降仍是主要的限制因素，许多缺陷似乎都与听力下降、听觉信息缺失有关[25]。

表2 两组各项测试结果比较(平均秩)

其次，耳蜗基底膜通常被认为是一组重叠的带通滤波器，分别调节到特定频率。对于听力正常个体来说，这个滤波器在500 Hz以下是相对恒定的，然后随着中心频率的增加而增加。在感音神经性听力障碍患者中，这些听觉过滤器宽度会显著扩大，对频率的调制范围扩大。此外，引入滤波器的波形明显不对称，导致频率分辨能力明显下降；而频率分辨能力的下降直接影响噪声下言语分辨能力[26]。

最后，噪声下分辨言语的机制被称为“瞥见模型”，听力正常者通过这种模式，可以分别处理言语通道和噪声通道；当背景噪声的振幅被调制后，听力正常者可以将言语信号从噪声中释放出来，得到更多瞥到目标音的机会[27]。但听力障碍者对噪音难以容忍，从背景噪声中获得的释放也很少，这与基底膜变宽的频率调制有关[28]。一种解释是，有效的“瞥见”需要高效率分辨率，变宽的频率调制会减少听者的机会，从而导致“瞥见”的效率过低。

本研究显示，听力障碍者的情景记忆、执行能力下降，外周听力水平与情景记忆能力中等正相关，而与执行能力轻度正相关。

目前绝大多数认知评估都以听觉或视觉为刺激条件，如简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination,MMSE)和蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)，这些测试对听力受损者认知障碍的筛检效果还不得而知。MoCA中的10分和MMSE中的4分都包含听觉-语言测试刺激，参与者需要听到这些刺激来完成任务[29]。Dupuis等[29]报道，即使是轻-中度听力损失也能显著影响MoCA表现；去掉依赖于听力的测试项目，重新计算MoCA评分，听障者认知正常的数量增加。

本研究采用非口语认知测试工具，以消除听力和听觉中枢处理能力下降对认知能力测试的影响。使用规范的PTA作为外周测听指标，因为PTA依赖于耳蜗传导和脑干核团神经传导，不需要更高级的听觉皮层处理和认知功能参与。综合采用以上两点措施，基本确保外周听力和认知能力的测试结果相对独立。

表3 两组SIN0和SIN90比较(dB)

表4 两组PAL6和PAL8比较

我们的结果与国外之前的研究结果基本一致：听力损失与部分认知功能间明显相关。①听力下降造成社会孤立[30-32]，孤独和认知水平有关的机制包括基因表达谱改变和孤独个体炎症增加[33]。②长期认知负荷增加会造成认知功能下降。在听觉感知困难(如听力损失)的条件下，更多的认知资源被用于听觉中枢处理，这不利于工作记忆等其他认知任务完成[34]，这可由信息退化假说和感觉剥夺假说部分解释。信息退化假说认为，无论因为刺激减少还是感觉障碍，当感觉信号减少时，更多认知资源将被调动去破译信号，这导致完成认知任务的资源减少。流行病学研究表明[35-37]，听力障碍者有更高的认知损害风险，认知下降率和认知损害风险与听力损失的严重程度有关。另一个可能的原因是因为听觉剥夺，持续不断的努力感知会给认知功能带来很大压力，最后导致认知严重障碍。Lin等[37]发现，听觉下降者罹患认知障碍的比率明显升高，在6年的临床观察期内，其认知功能下降也更为迅速。

表5 外周听力水平、噪声下言语识别能力和认知水平三者之间的相关性(r/P)

本研究未发现工作记忆能力有显著性差异，考虑与样本量有关。

空间处理能力定义为选择性地关注来自一个方向的声音，同时抑制来自另一个方向声音的能力。为了有效做到这一点，必须对细微的耳间强度差和耳间时间差进行分析，并将其用于分离同时发生的语音信号[38]。在正常听力条件下，当噪声从言语声中分离后，言语识别能力会增强，即产生信噪空间分离优势(spatial separation advantage,SSA)。在健听儿童中，SSA随着年龄增长而愈加明显，体现正常的中枢听觉处理功能。我们设置两种信噪方式：信噪角度0°和90°。目的是依据信噪空间分离优势的理论，提供不同难易的两种噪声下言语识别能力测试。研究表明，两组SⅠN0和SⅠN90、PAL6和PAL8组内均存在显著性差异，信噪角度为90°时言语识别难度降低；记忆8张图片时认知负荷明显增加。与经验一致。符合听觉中枢处理任务难度不同和认知负荷不同的设置。

本研究显示，SⅠN0与PAL8强正相关，SⅠN90与PAL8弱正相关，而SⅠN0和 SⅠN90与PAL6均无相关性。表明噪声下言语识别与情景记忆相关，但是无线性相关。

在完成难度更大的噪声下言语识别时，对情景记忆的依赖更大，认知功能负荷更大，因此，与高负荷认知能力之间的相关性更加明显，而与低负荷认知能力相关性较小，甚至无相关。降低-补偿假说可以解释这种情况。老龄大脑在执行有感觉和认知需求任务时，听感觉区活跃性降低，一般认知区域活跃性增高，表明老年双侧对称性听力损失导致感觉处理障碍，颞上回活跃性降低；作为补偿，大脑认知区域(额叶)活跃性普遍提高[39]。当倾听发生在比较差的环境如噪声中，左侧额下回三角部和左侧额上回更加活跃[40]。噪声下言语识别能力与情景记忆、工作记忆和执行能力相关，但并非线性关系。考虑还有更多相关的认知功能影响噪声下的言语识别。

综上所述，在汉语普通话条件下，老年人噪声下言语识别能力与外周性听力下降和认知功能中的情景记忆、工作记忆和执行能力均有明确的关系。外周听力下降自下而上造成噪声下言语识别能力和认知能力下降，认知能力的衰减反过来又自上而下影响噪声下言语识别。听觉信号减少或被干扰的程度越严重，分辨难度越大，认知的参与程度越高，长时间高负荷会导致认知功能进一步衰减。