音乐训练经历对听觉时域分析能力的影响

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  [摘要] 目的 通过比较有无音乐训练经历的正常听力青年人的时域分析能力,探讨音乐训练对听觉功能的影响。 方法 选择双耳平均听阈≤20 dB HL,无耳科疾病的290名青年人作为研究对象,其中有多年专业音乐训练背景的受试者为音乐训练组(130例,平均24.2岁),其余为对照组(160例,平均21.3岁),分别进行时域间隔感知能力测试,记录受试者间隙检测阈值,并使用SPSS 20.0进行数据分析。 结果 音乐训练组受试者间隙检测阈值为(3.44±1.42)ms;对照组间隙检测阈值为(4.45±1.39)ms,两组数据差异具有统计学意义(P<0.05)。性别、耳别等因素对对照组的间隙检测阈值无明显影响(P>0.05)。可听度对间隙检测阈值有影响(P<0.05),当可听度<20 dB SL时,随给声强度增加间隙检测阈值明显下降;当可听度>20 dB SL时,随声强度增加间隙检测阈值无显著变化。 结论 听觉中枢时域处理能力与性别和耳别无关,受可听度影响,且音乐训练经历能明显提高时域处理能力。
  [关键词] 听觉时域处理能力;间隙觉察阈;音乐训练;正常听力青年
  [中图分类号] R380.1 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2018)22-0070-04
  [Abstract] Objective To explore the effect of music training on auditory function by comparing the time-domain analytical ability of normal hearing young people with or without music training experience. Methods 290 young adults whose average hearing threshold of both ears≤20 dB HL and without otology diseases were selected as subjects. Participants with years of professional music training background were categorized as music training group(n=130, mean age: 24.2 years) and the rest were control group(n=160, mean age: 21.3 years). The time interval sensing ability test were conducted to two groups, respectively, the gap detection threshold of subjects were recorded, and data analysis was performed using SPSS 20.0. Results The threshold of gap detection was (3.44±1.42)ms in music training group and (4.45±1.39)ms in control group. The difference between the two groups was statistically significant (P<0.05). Gender, ears and other factors had no significant effect on the gap detection threshold in the control group(P>0.05). The audibility had an effect on the gap detection threshold(P<0.05). When the audibility is less than 20 dB SL,the threshold of gap detection decreases obviously with the increase of the sound intensity. When the audibility is greater than 20 dB SL,no significant was found. Conclusion The time-domain processing ability of auditory center has no relationship with gender and ears, while can be affected by audibility, and the music training experience can obviously improve the processing ability in time domain.
  [Key words] Auditory time-demian processing ability; Gap detection threshold; Music training; Normal hearing youth
  近年来,越来越多的研究发现,专业音乐训练经历不仅可以使个体获得特殊的音乐技能及大量的音乐知识,还可以对个体的大腦神经发育产生广泛而深远的影响,加强并改善大脑神经系统的神经联结与信息沟通,使听觉系统、运动系统、边缘系统等多个脑区得以锻炼和发展[1]。时域处理能力是听觉系统分析处理声信号中强度、频率等随时间快速变化的精细结构的能力,是听觉功能的重要内容之一。良好的时域处理能力帮助区别读音相似的音素,对言语识别尤其是噪声中的言语识别有重要意义[2]。间隙觉察测试(gap detection)是一项评估听觉系统时域处理能力的阈上功能测试,测试结果即间隙觉察阈(gap detection threshold,GDT)代表受试者所能觉察到最小无声间隔时长。本次研究以正常听力青年人为研究对象,通过比较音乐训练组和对照组GDT阈值,探讨音乐训练背景对时域信息处理能力的影响,现报道如下。   1 对象与方法
  1.1 研究对象
  由于听障人群本身听觉功能受听力水平、耳聋时长、听觉剥夺效应、助听效果差异等多种因素影响,故本研究以正常听力青年人为研究对象。其中从小接受专业音乐教育,并从事音乐相关工作的研究对象为音乐训练组130名,平均年龄24.2岁;不曾接受过专业音乐训练的研究对象归为对照组160名,平均年龄21.3岁。所有研究对象双耳纯音听阈<20 dB HL,中耳声导抗A型。
  1.2 方法
  1.2.1 测试材料 加州大学尔湾校区开发的Gap Detection测试软件[3],测试结果代表受试者所能觉察到最小无声间隔时长。在测试中,软件随机播放三段时长500 ms,强度固定统一的白噪声(20~14 000 Hz),其中只有一段声音含有一个无声间隔,其余均为持续声。受试者在听完三段声音之后独立判断选择有间隔的声音,软件在每一次选择后都会反馈正确与否。间隔变化按照“二降一升”自适应调整,若连续2次正确,则降低间隔时间;若一次错误,则延长间隔时间。试验结束后,软件自动以(x±s,ms)形式计算阈值。类似于所有心理学测试,该测试提供三个选择项并强制性选择得出一个间隙时长——正确率波形约为70.7%对应的间隙时长作为阈值。GDT越小,表明受试者能觉察到无声间隔时长越短,时域处理能力也就越强;反之处理能力越差。
  1.2.2 测试设备 Lenovo IdeaPad Y450电脑、GSI听力计。测试前将测试电脑连接到听力计输入端口,并用啭音进行校准;测试时由听力计控制给声强度,插入式耳机给声,受试者听完3段测试声后直接在电脑软件界面进行选择有无声间隔的音频。
  1.2.3 测试流程 测试前向受试者讲解测试要求,经过练习确认理解后选择某一可听度开始测试。测试时每个测试项只播放一次,受试者强制性选出包含Gap的音频,软件在受试者每一次选择后都会反馈正确与否。
  1.2.4 测试条件 为避免听觉疲劳,每位受试者仅随机测试一侧耳GDT阈值。
  1.3 统计学处理
  实验数据通过SPSS 20.0软件进行分析,实验组与对照组测试结果采用独立样本t检验。此外,采用独立样本t检验分析性别、耳别等因素对时域处理能力的影响,采用单因素方差分析统计可听度因素对时域处理能力的影响。计量资料均采用(x±s)表示,P<0.05为差异具有统计学意义。
  2 结果
  2.1 音乐训练
  如图1所示,音乐训练组GDT阈值为(3.44±1.42)ms,对照组GDT阈值为(4.45±1.39)ms,采用独立样本t检验比较音乐训练组和对照组GDT阈值差异,两组数据差异有统计学意义(t=2.124,P=0.04<0.05),说明专业音乐训练经历的受试者时域处理能力优于没有专业音乐训练的受试者。
  2.2 对照组影响因素分析
  对对照组数据进行分析,探讨影响时域处理能力的因素:
  2.2.1 可听度 将对照组实验数据按可听度进行分组,按可听度10、20、30、40、50 dB SL分为组1、组2、组3、组4、组5,各可听度组内数据服从正态分布。单因素方差分析,F=10.534,P=0.000,说明不同可听度下GDT阈值差异有统计学意义。各组数据进行两两比较,如表1所示,组1与其他四组组间比较有差异(P<0.05);而组2、组3、组4、组5,四组数据分别两两比较,其数据差异无统计学意义(P>0.05)。说明时域处理能力受强度影响,当给声强度小于阈上20 dB时,听觉系统对这一声音的处理能力受限。见表1,图2。
  2.2.2 性别 如表2所示,在对照组受试者中,女性受试者87例,GDT阈值为(4.73±1.11)ms,男性受试者73例,GDT阈值为(4.21±1.58)ms(t=0.948,P>0.05),两组数据不具有统计学差异,说明性别不影响时域处理能力。
  2.2.3 耳别 如表2所示,在对照组受试者中,左耳GDT为(4.10±1.31)ms,右耳GDT为(4.79±1.43)ms,两组数据差异无统计学意义(t=1.29,P>0.05),说明时域处理能力不受耳别影响。
  3 讨论
  3.1 可听度(强度)对时域处理能力的影响
  在心理声学测试中,给声强度可分为同绝对给声强度(SPL)和同相对给声强度(SL),聆听者接受的声信号的相对给声强度即可听度通常是影响测试结果的首要因素。对于正常听力者而言,其閾值约为0 dB HL的情况下,给声强度即为可听度。
  本研究中,当可听度<20 dB SL时,GDT随给声强度增大而减小;当可听度超过20 dB SL之后,GDT阈值稳定在平均值附近(约为4.45 ms)。Zeng等[3]同样发现,正常听力受试者和单侧聋对照组,间隙检测阈值从较低的声强下的20~30 ms提高到在较高声强下的(2±3)ms。可听度不足时,听觉时域处理能力明显下降,这一结论可以解释听力下降所导致的听觉功能减退现象。
  3.2 性别、耳别对时域处理能力的影响
  3.2.1 性别 就性别因素而言,本次研究中男女组GDT阈值没有差异,提示性别不是时域处理能力的影响因素。该结论与Lister[4]、于澜等[5]的结果一致。Kelso等[6]发现,男性比女性在测试中表现稍好(反应时间方面)。虽然两组在测试中所需的总体反应时间相近,但当测试难度增加时,女性受试者反应时间增加而男性受试者不变,说明男性在Gap Detection测试中对难度的可接受范围要比女性更大,但作者并没有对原因作出解释。
  3.2.2 耳别 耳别优势方面,本次研究结果中左右耳GDT阈值无显著性差异,说明左右耳信息输入对听觉系统时域处理能力影响不大。意大利学者研究显示,人类大脑对双耳输入的声音处理方式不同,右耳接收到的信息被优先处理,接收到的命令更易被执行,即所谓“右耳优势”或“左半球优势”。本研究显示,听觉时域处理能力是一种相对对称的能力,没有耳别主导优势。Alessandra认为,右耳优势在Gap Detection测试中更多在反应时间上体现,而不是GDT阈值和测试中正确反应百分比[7]。此外,有学者认为[8],纯音比白噪声更能在GDT测试中体现左半球优势,于澜等[5]对此作出的解释是,由于白噪声和纯音的声学特性差异,听觉中枢出现处理偏侧化。   3.3 音乐训练经历与时域处理能力
  音乐与听觉功能有着密切的关系。在音乐的刺激下,听觉皮层可被激活,听敏度提高,Ludke等[9]发现,音乐训练提高听觉系统对外语的敏感,有利于外语习得;听敏度较好的人群,对于音乐中细微变化也更加敏感,徐立等[10]发现,四声识别较好的成人人工耳蜗植入者,能更好地识别歌曲音调的细微变化。这些研究说明音乐欣赏能力与听觉功能之间存在相互促进的关系。
  音乐训练经历可以增强听觉时域处理能力。现代研究表明,听觉脑干核内存在着长期的突触,具有内在可塑性[11]。听觉脑干结构是这种依赖于特定学习经历的听觉可塑性的基础[12]。本研究中,有专业音乐训练经历的受试者GDT阈值更小,对声信息的精细结构的感知能力相对于不曾受过专业音乐训练的受试者有更大的优势,说明音乐训练可以提高听觉时域处理能力。Whiteschwoch等[13]研究发现音乐训练时间越长,神经反射机制反应速度越快,有音乐训练与无音乐训练的老年受试者在识别声音快速变化的能力上存在明显差异,音乐人士对听觉序列中的时间变化比非音乐人士更敏感。
  时域处理能力对言语分辨率有重要影响。徐立[14]通过不同程度削减言语声信号中的时域信息供正常听力受试者聆听来模拟时域处理能力受损患者的言语聆听情况。当时域信息缺失越多,言语识别率越低,表明时域处理能力对言语识别、声调识别以及噪声中的言语识别有重要意义。
  音乐训练经历可以提高言语识别能力。神经影像学研究表明,处理音乐和言语声的神经通路是相互分享的[15],二者的中枢处理均采用层级分析的形式进行加工,音乐和语言在各层级间存在共同的神经环路节点[16]。王孟元等[17]亦发现,听阈相近的两组老年人,音乐训练背景组在噪声环境中的言语识别能力和听觉整合能力显著优于无音乐训练组。Parbery等[18-19]也曾从皮层下神经生理反应和噪声中言语测试(HINT)两方面来证实音乐训练能提高神经同步性和噪声中的言语识别。音乐方面节奏、韵律等训练可以提高相应神经通路的时域感知、分析、处理能力,从而提高言语分辨能力。
  听力损失可以分为听力下降和听觉功能衰退两大类。由于听阈改变,听力下降导致外界刺激声部分或完全不能被听觉系统所接收,可以通过助听器或人工耳蜗等助听辅具重建听力;而听觉功能衰退可归因于阈上功能障碍,多需依靠听觉训练进行康复,且主要以言语语言训练为主。本研究结果说明,音乐训练经历能明显提高听觉脑干对言语信号的加工速度和时间精度。这一发现为探讨听觉处理障碍、隐形听力损失等阈上功能障碍患者的康复新方式提供参考方向;为预防老年性听觉功能衰退的参考依据;对于人工耳蜗植入者声调识别、噪声中言语识别能力的康复具有重要意义[20-21]。
  [参考文献]
  [1] Merrett DL,Peretz I,Wilson SJ. Moderating variables of music training-induced neuroplasticity:A review and discussion[J]. Frontiers in Psychology,2013,4(4):606.
  [2] 刘冬鑫,王硕.时域间隔感知能力测试在听力学中的应用[J].中华耳鼻咽喉头颈外科杂志,2015,50(5):432-435.
  [3] Zeng FG,Oba S,Garde S,et al.Temporal and speech processing deficits in auditory neuropathy[J].Neuroreport,1999,10(16):3429-3445.
  [4] Roberts RA,Lister JJ. Effects of age and hearing loss on gap detection and the precedence effect:Broadband stimuli[J]. Journal of Speech Language
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