對于老年人來說，聽力損失是最普遍的慢性健康問題之一。隨著年齡的增加，包括耳蝸、聽神經(jīng)在內(nèi)的聽覺外周和負責(zé)加工、理解聲音的腦區(qū)——聽覺中樞系統(tǒng)都會出現(xiàn)不同程度的功能衰退，造成老年人對言語理解的障礙。即使是聽力正常的老年人，在噪音環(huán)境下也會受到言語理解困難的困擾。
最近，中國科學(xué)院心理研究所研究員杜憶研究團隊的一項科研進展，為幫助老年人解決這個困難提供了一個新思路。研究人員發(fā)現(xiàn)，在聽力下降和噪音環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)下，老年人的大腦可以通過激活發(fā)音腦區(qū)來預(yù)測對方的說話內(nèi)容，以更有效地感知和理解他人的言語。該研究發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表于《自然—通訊》雜志上。聽與說關(guān)系密切“中國已經(jīng)進入老齡化社會，大量老年人存在聽力問題。研究表明，80歲以上老年人中約有90%存在不同程度的聽力下降。即使臨床測試聽力正常的老年人，他們在嘈雜環(huán)境中，比如馬路、餐廳或者家里開著電視機時，也會存在理解他人言語上的困難。”提到進行該項研究的初衷，杜憶告訴《中國科學(xué)報》記者，“但現(xiàn)在研究人員還不太清楚，面對這種問題時，老年人的大腦是如何運作的，又是否會發(fā)展出一些應(yīng)對策略來。” 在此前的研究中，杜憶的研究團隊發(fā)現(xiàn)，在人的大腦中，聽和說是兩個密切相關(guān)的過程。“我們在之前針對年輕人群體的研究中就發(fā)現(xiàn)，人們在說話的時候，聽覺反饋能幫助他更好地發(fā)音。同樣，當(dāng)人在聽的時候，也不僅僅依靠耳朵，與發(fā)音相關(guān)的腦區(qū)也在激活。通過觀察對方的口型或發(fā)音姿態(tài)，人的發(fā)音腦區(qū)會模擬說話人的發(fā)音，從而預(yù)測出對方將要說什么。這種模式可以幫助年輕人在嘈雜環(huán)境下更好地去理解對方的言語。”杜憶介紹說。 于是研究人員猜想，既然年輕人具有這種感知模式，那老年人是否也存在類似的策略。因為聽覺功能下降導(dǎo)致聽力受損，老年人有可能更加依賴這種高級認(rèn)知的代償機制。 “人的大腦具有很高的可塑性。”杜憶說，“我們現(xiàn)在提倡健康型的老年化，希望老年人的大腦有一個動態(tài)性的適應(yīng)過程，當(dāng)感知覺功能下降的時候，他們可以調(diào)用一些更高級的策略和功能，通過資源重組或認(rèn)知策略的改變來應(yīng)對這種困難。于是，就開始了這項研究。”老年人更依賴發(fā)音相關(guān)腦區(qū)杜憶團隊的這項研究是與加拿大多倫多大學(xué)羅德曼研究所合作進行的。“我們利用了功能性磁共振成像技術(shù)，也就是人們?nèi)メt(yī)院做核磁掃描的機器，它可以記錄我們大腦血流量的變化，這些變化反映的是人們在執(zhí)行認(rèn)知活動時大腦的激活程度。”杜憶介紹說。 研究人員分別讓16名65~75歲的老年人和16名20~34歲的年輕人躺進核磁共振儀器中，讓他們在不同的噪音環(huán)境下對音節(jié)進行分辨。“我們一共設(shè)置了四個音節(jié)，分別為ba、da、ma、ta，同時設(shè)置了六種水平的噪音強度，讓他們通過按鍵判斷自己聽到的到底是哪個音節(jié)。借由腦區(qū)血流量的變化，我們會觀察到在這個過程中，哪些腦區(qū)參與了音節(jié)分辨的任務(wù)。”杜憶說。 實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，老年人大腦的言語運動區(qū)比年輕人大腦的言語運動區(qū)激活程度更高。而且，言語運動區(qū)激活程度越高的老年人，完成任務(wù)的成績也更好。人大腦中的言語運動區(qū)位于大腦前額葉，包括布洛卡區(qū)和腹側(cè)前運動皮層，與言語的發(fā)音密切相關(guān)。 研究人員還通過使用一種叫作多體素模式分類的機器學(xué)習(xí)算法，進一步發(fā)現(xiàn)，即使在沒有噪音干擾下，老年人大腦的聽覺皮層對不同音節(jié)的神經(jīng)表征趨向于同質(zhì)化，但言語運動區(qū)的語音神經(jīng)表征卻能在噪音干擾下保持一定程度的特異性。“人在聽到不同的語音刺激時，會在大腦的聽覺系統(tǒng)中形成不同的神經(jīng)表征，比如，da是一套模式，ta又是另外一套模式，這樣大腦才能知道我們聽到的到底是哪個音節(jié)。這項實驗結(jié)果說明，老年人的聽覺系統(tǒng)對語音刺激的分辨度較低，但發(fā)音腦區(qū)卻有著比較高的分辨能力。”杜憶解釋說。 “這項研究的結(jié)果提示我們，老年人在噪音環(huán)境下理解他人的言語時，會更多地依賴與發(fā)音相關(guān)的言語運動腦區(qū)，并采用一種預(yù)測性的加工策略。也就是說，他們的大腦充分利用了受老年化和噪音影響較少的言語發(fā)音知識，并通過預(yù)測對方將要說什么，來代替、補償受損的聽力。”杜憶說。為解決問題提供新視角這項研究的發(fā)現(xiàn)可能會為幫助老年人緩解聽力受損帶來的困難提供新的視角。杜憶介紹說：“現(xiàn)在對于聽力受損的老年人，一般會直接讓他們佩戴助聽器。但助聽器主要是提高音量，卻不能提高對不同音節(jié)或詞語的分辨性。經(jīng)驗顯示，只提高音量無法明顯地提高老年人在嘈雜環(huán)境中的語音識別能力。” 現(xiàn)在，通過最新的研究成果，人們了解了發(fā)音相關(guān)腦區(qū)對老年人在言語理解方面的重要代償作用，那么就可以針對該腦區(qū)的功能設(shè)計出相應(yīng)的言語康復(fù)訓(xùn)練方案，提高對老年人發(fā)音運動腦區(qū)的利用率。“同時，這項研究成果也可以為助聽器等聽力輔助設(shè)備的研發(fā)提供新的啟發(fā)。”杜憶說。
對于老年人來說，聽力損失是最普遍的慢性健康問題之一。隨著年齡的增加，包括耳蝸、聽神經(jīng)在內(nèi)的聽覺外周和負責(zé)加工、理解聲音的腦區(qū)——聽覺中樞系統(tǒng)都會出現(xiàn)不同程度的功能衰退，造成老年人對言語理解的障礙。即使是聽力正常的老年人，在噪音環(huán)境下也會受到言語理解困難的困擾。
最近，中國科學(xué)院心理研究所研究員杜憶研究團隊的一項科研進展，為幫助老年人解決這個困難提供了一個新思路。研究人員發(fā)現(xiàn)，在聽力下降和噪音環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)下，老年人的大腦可以通過激活發(fā)音腦區(qū)來預(yù)測對方的說話內(nèi)容，以更有效地感知和理解他人的言語。該研究發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表于《自然—通訊》雜志上。
聽與說關(guān)系密切
“中國已經(jīng)進入老齡化社會，大量老年人存在聽力問題。研究表明，80歲以上老年人中約有90%存在不同程度的聽力下降。即使臨床測試聽力正常的老年人，他們在嘈雜環(huán)境中，比如馬路、餐廳或者家里開著電視機時，也會存在理解他人言語上的困難。”提到進行該項研究的初衷，杜憶告訴《中國科學(xué)報》記者，“但現(xiàn)在研究人員還不太清楚，面對這種問題時，老年人的大腦是如何運作的，又是否會發(fā)展出一些應(yīng)對策略來。”
在此前的研究中，杜憶的研究團隊發(fā)現(xiàn)，在人的大腦中，聽和說是兩個密切相關(guān)的過程。“我們在之前針對年輕人群體的研究中就發(fā)現(xiàn)，人們在說話的時候，聽覺反饋能幫助他更好地發(fā)音。同樣，當(dāng)人在聽的時候，也不僅僅依靠耳朵，與發(fā)音相關(guān)的腦區(qū)也在激活。通過觀察對方的口型或發(fā)音姿態(tài)，人的發(fā)音腦區(qū)會模擬說話人的發(fā)音，從而預(yù)測出對方將要說什么。這種模式可以幫助年輕人在嘈雜環(huán)境下更好地去理解對方的言語。”杜憶介紹說。
于是研究人員猜想，既然年輕人具有這種感知模式，那老年人是否也存在類似的策略。因為聽覺功能下降導(dǎo)致聽力受損，老年人有可能更加依賴這種高級認(rèn)知的代償機制。
“人的大腦具有很高的可塑性。”杜憶說，“我們現(xiàn)在提倡健康型的老年化，希望老年人的大腦有一個動態(tài)性的適應(yīng)過程，當(dāng)感知覺功能下降的時候，他們可以調(diào)用一些更高級的策略和功能，通過資源重組或認(rèn)知策略的改變來應(yīng)對這種困難。于是，就開始了這項研究。”
老年人更依賴發(fā)音相關(guān)腦區(qū)
杜憶團隊的這項研究是與加拿大多倫多大學(xué)羅德曼研究所合作進行的。“我們利用了功能性磁共振成像技術(shù)，也就是人們?nèi)メt(yī)院做核磁掃描的機器，它可以記錄我們大腦血流量的變化，這些變化反映的是人們在執(zhí)行認(rèn)知活動時大腦的激活程度。”杜憶介紹說。
研究人員分別讓16名65~75歲的老年人和16名20~34歲的年輕人躺進核磁共振儀器中，讓他們在不同的噪音環(huán)境下對音節(jié)進行分辨。“我們一共設(shè)置了四個音節(jié)，分別為ba、da、ma、ta，同時設(shè)置了六種水平的噪音強度，讓他們通過按鍵判斷自己聽到的到底是哪個音節(jié)。借由腦區(qū)血流量的變化，我們會觀察到在這個過程中，哪些腦區(qū)參與了音節(jié)分辨的任務(wù)。”杜憶說。
實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，老年人大腦的言語運動區(qū)比年輕人大腦的言語運動區(qū)激活程度更高。而且，言語運動區(qū)激活程度越高的老年人，完成任務(wù)的成績也更好。人大腦中的言語運動區(qū)位于大腦前額葉，包括布洛卡區(qū)和腹側(cè)前運動皮層，與言語的發(fā)音密切相關(guān)。
研究人員還通過使用一種叫作多體素模式分類的機器學(xué)習(xí)算法，進一步發(fā)現(xiàn)，即使在沒有噪音干擾下，老年人大腦的聽覺皮層對不同音節(jié)的神經(jīng)表征趨向于同質(zhì)化，但言語運動區(qū)的語音神經(jīng)表征卻能在噪音干擾下保持一定程度的特異性。“人在聽到不同的語音刺激時，會在大腦的聽覺系統(tǒng)中形成不同的神經(jīng)表征，比如，da是一套模式，ta又是另外一套模式，這樣大腦才能知道我們聽到的到底是哪個音節(jié)。這項實驗結(jié)果說明，老年人的聽覺系統(tǒng)對語音刺激的分辨度較低，但發(fā)音腦區(qū)卻有著比較高的分辨能力。”杜憶解釋說。
“這項研究的結(jié)果提示我們，老年人在噪音環(huán)境下理解他人的言語時，會更多地依賴與發(fā)音相關(guān)的言語運動腦區(qū)，并采用一種預(yù)測性的加工策略。也就是說，他們的大腦充分利用了受老年化和噪音影響較少的言語發(fā)音知識，并通過預(yù)測對方將要說什么，來代替、補償受損的聽力。”杜憶說。
為解決問題提供新視角
這項研究的發(fā)現(xiàn)可能會為幫助老年人緩解聽力受損帶來的困難提供新的視角。杜憶介紹說：“現(xiàn)在對于聽力受損的老年人，一般會直接讓他們佩戴助聽器。但助聽器主要是提高音量，卻不能提高對不同音節(jié)或詞語的分辨性。經(jīng)驗顯示，只提高音量無法明顯地提高老年人在嘈雜環(huán)境中的語音識別能力。”
現(xiàn)在，通過最新的研究成果，人們了解了發(fā)音相關(guān)腦區(qū)對老年人在言語理解方面的重要代償作用，那么就可以針對該腦區(qū)的功能設(shè)計出相應(yīng)的言語康復(fù)訓(xùn)練方案，提高對老年人發(fā)音運動腦區(qū)的利用率。“同時，這項研究成果也可以為助聽器等聽力輔助設(shè)備的研發(fā)提供新的啟發(fā)。”杜憶說。