语后聋成人人工耳蜗植入对于音乐感知的影响的研究

李倩冯勃刘军*

1北京市大兴区人民医院耳鼻喉科

2解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科

很多语后聋成人耳聋患者接受人工耳蜗植入（Cochlear implantation,CI）后在听力及安静环境中言语传递方面都有相当满意的提高的同时，在音乐感知方面却不尽人意[1]。音乐，作为一种复杂的声音形式，在一定程度上影响着人类的生活质量。尽管由于目前的人工耳蜗在言语处理手段的进步，使得语后聋患者可以接收声音的传入与正常听力人相似，但是对于享受音乐而言却与听力丧失之前相差甚远[2]。此文将介绍语后聋成人在接受人工耳蜗植入后对音乐的感知的现况和分析可能的影响因素，及如何使人工耳蜗佩戴患者更好地享受音乐。

1 音乐感知的基本要素

音乐感知需要四个基本要素：音调，节奏，音色及旋律[3]。这四个方面均会影响音乐的感知情况。为什么成人在接受人工耳蜗术后不能理想地享受音乐与这四要素均有关系。

1.1 音调

根据诸多以音调为基础的试验，例如音调排序，人工耳蜗应用者表现明显差于正常听力测试者。对于人工耳蜗应用者，从复杂的刺激中提取具有旋律的音调十分困难。对于正常听力者而言，音调会被编码不仅通过完好的空间位置与时间精细结构去反应基频（F0）的低阶谐波，而且还会通过时域包络去应答高阶谐波[4，5]。正如Galven等[6]的研究说明：人工耳蜗应用者在探测和辨别谐波的音调很弱主要由于现有的人工耳蜗设备仍缺乏选择频道的能力，以及植入电极的有限数量使得人工耳蜗应用者主要依赖于特殊的区域抓住时域包络而不能通过时间精细结构。对于人工耳蜗植入者，音调能通过激发灶和时域信息被传递，然而许多因素都会造成传播的受限，例如植入的深度，电极的数量，以及单极刺激的当前的传播广泛[7]。此外，Luo等[8]发现当前的CI装置仍缺乏呈现时域信息在准确的音质定位或传递匹配的位置及时域-音调线索。

1.2 节奏

节奏的感知对享受音乐也至关重要。正如Philips等[1]所描述：“对于电子听力的音乐感知而言，节奏比音调信息更占主导地位。”此外，根据过去的研究，对于人工耳蜗使用者而言，他们对于音乐的感知能力大体上是不错的，但是和正常听力者以及他们丧失听力前相比仍有差距。

1.3 音色

另外一个对音乐感知影响的重要因素是音色。音色被定义为具有能使听者在音调、振幅和音长相同时区分不同的乐器的一系列特性[9]。诸多研究已表明人工耳蜗使用者在音色辨别的测试上表现较差。此外，许多相关研究还表明时域包络对音色很重要，正如当测试CI应用者辨别不同的乐器声音时，像钢琴或者吉他这种具有较尖锐打击性质的乐器要比其他乐器更容易鉴别[10-13]。在2016年刘博等的研究中评估了30例语后聋成人人工耳蜗植入者（单耳）对音色感知的情况，结果显示相比对照组（30例听力正常成人），实验组的乐器识别正确率显著低于对照组。并提出这种对音色识别的薄弱性是由于目前的人工耳蜗设备只能提供相当有限的有效电极通道数量以及从声信号中获得的频域信息不足[14]。值得关注的是，诸多关于音色感知的研究是以西洋乐器（钢琴,吉他，小提琴等）为测试材料，对于我国CI应用者而言，对乐器音色的熟悉程度在一定程度上会影响试验结果[15]。

1.4 旋律

最后一个基本因素是旋律。如Galvin等人阐述的“对旋律的识别需要相当多的频谱和时域精细结构线索，所以CI应用者在这方面表现欠佳。”具体来说，其中一个导致这种不理想现状的重要原因是低频范围内不充足的电路信息[16]。主要是指约在1000Hz以下的范围内，在大多数电极装置中缺乏对耳蜗顶部的刺激[17-19]。此外，Di Nardo等[20]论述到“在频率分布和音调分布的位置不准确是CI应用者对旋律识别差的一种可能原因。”

除此以外，其他主观因素对于音乐感知的影响也不可忽视，例如音乐背景，情感变量以及实践训练。另外，根据Looi和She[21]的研究显示：音乐感知与言语感知有显著联系。在此研究中表明拥有较好言语感知的CI受试者同时具有较好的音乐感知。

如上所述，诸多原因会导致人工耳蜗使用者对音乐的享受度欠佳。音乐作为娱乐的一个重要因素，如何帮助语后聋成人人工耳蜗植入者更好的享受音乐是目前研究的重点。

2 提高音乐感知的方法

2.1 获取正确的音调

获取正确的音调是获得满意音乐感知的关键。通过调整个别低频率分配以适应电极可以提高CI使用者对旋律轮廓的呈现[16]。此外，偏差矫正是可能的方法之一。其基本原则是供给每个电极与之音调相匹配的频率范围以避免光谱拖尾现象以及会造成偏差的感知扭曲，以便更容易识别光谱特征（基频和共振峰）。这种方法的依据是当调机适于长期的日常应用时会产生频率分布与音调的一致，这会呈现出与新频道相适应的不同的基频（其频率范围与之引出的音调不匹配）。因此调整频率分布图以适应人工耳蜗携带者个人的“电极音调分布图”将可能终止由于匹配错误而导致的不正确的音乐感知[20]。在Di Nardo等[20]的研究中，检验了十个经过偏差矫正的CI应用者，通过旋律轮廓的辨别测试和乐器辨别测试，发现偏差矫正对旋律轮廓鉴别能力有提高作用，还发现个体的偏差矫正要比其他构成参数的变化更为重要，例如改变电极总数。此外，适应新的调机也会增强旋律轮廓识别的能力。如前所述，音乐感知与言语感知有一定关系，然而，有研究表明接受音调匹配的CI应用者的言语感知并没有显著改善，这意味着个体的偏差矫正能帮助人工耳蜗应用者识别旋律轮廓而不影响言语识别，因此患者将不会在应用言语和音乐的不同调机时感到不适。

然而，尽管偏差矫正确实可以提高旋律辨别测试的表现，却仍有一定限制，例如，该测试并不能代表受试者的主观的享受，它并没有展现出人工耳蜗应用者在情绪上享受音乐的程度。

2.2 加强言语能力

通过加强言语能力，经过音乐训练及增加听音乐的时间也可以增强音乐感知。Rosslau等[22]在2012年一项依据一系列情绪测试的研究中总结到：增强言语处理器的低频功率会促进音乐激发的感知。关于此项阐述，需要引起注意的是此种表现的提高可以被看作是一种训练效应，因为在第二次测试人工耳蜗受试者时，他们曾被要求应用一项预先准备的音乐项目每天至少一小时在音乐环境中去训练新的音乐感知。根据looi和she[21]所述，专注在听力练习上似乎会使人工耳蜗应用者从目前的仍不能完美转换音乐信息的CI设备中受益最大。在Schulkind[23]的一项研究中发现相比于现在的流行音乐，对于年长的人工耳蜗成人佩戴者而言，他们年轻时比较熟悉的音乐使得他们更好的享受音乐而且表现出更强的情绪反应。因此为了获得更理想的音乐感知，一些广为流传的音乐在训练治疗中应被选择。此外在Looi和She[21]的研究中指出，CI应用者在听低频乐器时比高频乐器时更享受，独奏优于混音，慢节奏优于快节奏，此外，较少的演奏者以及乡村／西方音乐更易被感知。因此此类音乐应被应用在训练治疗中。

2.3 双耳佩戴的优势及改进电极布置

除了上述法外，还有一些其他方法可能会帮助语后聋人工耳蜗植入者更好地享受音乐。根据Veekmans等[24]的研究，显示出双侧人工耳蜗佩戴者在获取音乐感知和享受音乐的表现上显著优于单侧人工耳蜗佩戴者；这种优势也体现在言语感知上。另一方面，有其他报告指出比起只应用单侧人工耳蜗患者，对侧耳同时佩戴助听器的患者能更好地享受音乐。因此，建议渴求提高音乐感知的人工耳蜗植入者尝试另一只耳佩戴助听器也许是个很好的尝试。在人工耳蜗植入手术之前，评估双耳听力并且让患者了解双侧人工耳蜗的优势，包括音乐感知，对于语后聋成人患者很重要。然而，无论是佩戴助听器在对侧耳还是植入双侧人工耳蜗最终要尊重患者自身的意愿。此外，在2018年Ma[25]的一项仿真试验中发现基波作为音符信号最关键的谐波成分，它的缺失会让受试者感觉音高变高和音质变差，并在此实验中创新提出了双侧电极布置方法，即把音符分为双侧电极且每侧均恰当增加电极密度并覆盖大多数音符，以通过双耳的叠加效果来提高音乐感知情况。这种布置方法是通过在音符基频对应的基底膜频带内布置电极来实现。

3 人工耳蜗对音乐感知的现状及未来展望

综上，随着人工耳蜗技术的发展，已帮助众多重度-极重度感音神经性耳聋患者回到有声世界[26]。然而，许多患者仍旧在抱怨他们在植入人工耳蜗后不能享受音乐。由于音乐是一项相当复杂的感知涉及到多种因素，比如音调，节奏，音色和旋律，目前的人工耳蜗设备仍在完美地转换音乐上有一些局限。其中一个原因是由于仍缺乏呈现时域信息在准确的音质定位点或传递匹配的空间及时间音调的线索。为了解决这个问题以帮助患者更好的享受音乐，有一些可能有益的尝试，例如偏差矫正，音乐训练以及建议对侧耳佩戴助听器或植入双侧人工耳蜗。虽然如此，这些方法仍存在很多局限待今后去解决；在另一方面，人工耳蜗设备在将来也待进一步发展。目前，沟通需求及生活方式的考虑已成为在设计声传导器时的重要考虑[27]，音乐感知作为生活方式中的一项不可或缺的部分，也在人工耳蜗的研究中逐渐被重视。