不同噪声条件下健听人群水平声源定位能力差异研究

学术   2024-10-27 10:04   北京  
点击字 关注“中国听力语言康复科学杂志”

在现代社会中,声源识别与定位技术在各种应用领域中发挥重要作用,包括通信、助听设备及人工耳蜗技术等。正常听力是实现有效声源识别和定位的关键因素之一。然而,在不同环境中,噪声水平的变化可能会对健听人群声源识别和定位能力产生不同程度的影响。噪声条件下的声源识别和定位能力是人类与周围环境互动的重要方面,声源识别能力直接影响人们的生活质量。尽管大多数人群在健听条件下表现出良好的声源识别和定位能力,但在不同噪声条件下,个体之间可能存在显著差异。健听人对前场声源的定位正确次数明显高于其他方向区域的声源,水平声源方位辨别存在前后镜像现象,水平方向前场声源定位能力最佳。关于不同噪声条件下健听人群对声源识别能力研究报道较少。本研究对比健听者在安静、白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下,对应答扬声器与发声扬声器的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均应答时间的差异。


01 资料与方法


1.1 一般资料

选取2022年8月~2023年8月在我院检查的听力正常者78例,其中男性51例,女性27例;年龄22~42岁,平均年龄27.85±6.20岁。纳入标准:(1)年龄≥18岁,<60岁;(2)双耳纯音听阈0.25、0.5、1、2、4、6、8 kHz≤25 dB HL;(3)双侧鼓室图显示为A型曲线;(4)依从性高,能配合测试者;(5)参与者知情同意。排除标准:(1)有耳鸣、眩晕、中耳炎等耳科疾病;(2)有认知功能障碍、精神疾病史者。

1.2 实验方法

所有受试者在背景噪声<30 dB(A)的标准隔声屏蔽室内进行测试,受试者于设备的中心点距离设备1.5 m的位置坐立,设备与双耳处于同一水平高度。测试过程中,受试者根据听到的声音来源在相应平面示意图上进行标识,标识完成后按下确认键,视为完成一次应答。测试使用37台扬声器等间距间隔5°于半圆形排列,测试过程中各个扬声器随机播放声音,且每次测试只有一个扬声器发声。刺激声信号为0.25,0.5,1,2,4,8 kHz啭音(低频范围:0.25~0.75 kHz;中频范围:1~3 kHz;高频范围:4~8 kHz),强度为50 dB SPL,每次测试声时间为2 s。发声完成15 s后让患者应答,应答完成后立即开始下一刺激,若15 s内无应答也开始下一次刺激。测试过程中给声频率随机且乱序,测试总时长约45 min,声音强度为受试者纯音听阈阈上20~30 dB。

上述测试分别在安静、白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下进行。噪声由45°、135°、225°、315°四个距离受试者1.2 m扬声器同时播放,噪声扬声器放置高于刺激声扬声器 10 cm。白噪声为 0.25~8 kHz宽频噪声,言语噪声由4人谈话声(2男2女,普通话)构成。

正式测试前对患者进行预测试,筛查受试者声源定位能力并让受试者熟悉实验流程。筛查测试使用间隔45°的5个扬声器随机发声,为1、10、19、28、37号,即每个发声扬声器间隔45°,屏幕示意图只显示5个发声扬声器。当应答扬声器与发声扬声器一致时,受试者应答正确,将正确率≥80%的受试者进行后续测试。

1.3 观察指标

观察各受试者应答扬声器与发声扬声器的均方根误差(RMSE)和平均应答时间,RMSE=,其中n为刺激声音总数,i为刺激次数,RESP为应答角度,STIM为刺激角度。RMSE反映受试者对声源的定位能力,其值越小,表明定位能力越强。平均应答时间为受试者确认选项与刺激声发生起始时间的差值。

1.4 统计学处理

数据分析采用SPSS 22.0,计量资料采用x±s表示,t检验或方差检验分析组间差异;计数资料采用n(%)表示,χ2检验分析组间差异;P<0.05为差异具有统计学意义。



02 结果


2.1 不同噪声条件下RMSE、平均应答时间比较

不同噪声条件下受试者平均应答时间比较无显著差异(P>0.05);安静条件下受试者RMSE明显低于白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下(P<0.05);白噪声40 dB SPL、言语噪声40 dB SPL条件下受试者RMSE明显高于白噪声35 dB SPL条件下(P<0.05),见表1。


表1 不同噪声条件下RMSE、平均应答时间比较(n=78)
注:a与安静条件比较P0.05b与白噪声35 dB SPL比较P0.05c与白噪声40 dB SPL比较P0.05

2.2 不同刺激声频率对RMSE、平均应答时间的影响

4种条件下受试者对低频、中频和高频刺激声的平均应答时间比较差异无统计学意义(P>0.05);安静条件下受试者对低频、中频和高频刺激声的RMSE比较无显著差异(P>0.05);白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下受试者对高频刺激声的RMSE均高于低频、中频刺激声(P<0.05),对中频刺激声的RMSE均高于低频刺激声(P<0.05),见表2。


表2 不同刺激声频率对RMSE、平均应答时间的影响(n=78)

注:a与低频比较P<0.05;b与中频比较P<0.05;低频:250~750 Hz;中频:1000 Hz~3000 Hz;高频:4000 Hz~8000 Hz

2.3 前方与其他方位声源对RMSE、平均应答时间的影响

4种条件下受试者对前方声源的RMSE明显低于其他方位(P<0.05);4种条件下受试者对前方和其他方位声源的平均应答时间比较差异无统计学意义(P>0.05),见表3。


表3 前方与其他方位声源对RMSE、平均应答时间的影响(n=78)

*P<0.05


2.4 不同年龄、性别对RMSE、平均应答时间的影响

4种条件下,不同性别、年龄受试者RMSE及平均应答时间比较差异无统计学意义(P>0.05),见表4。


表4 不同年龄、性别对RMSE、平均应答时间的影响

03 讨论



空间听觉是指通过听觉系统感知和理解声音在空间中的位置和方向的能力。准确的空间听觉能够确定声音来自哪个方向,对于避免危险、寻找食物和交流非常关键。空间听觉可以帮助我们识别说话者的位置,使交流更加准确、清晰,提高听觉体验的质量。声源定位是评价空间听觉能力的重要方式。人类听觉系统对声源位置的确定主要根据3个参数,即由双耳时间差和双耳强度差确定的水平角度、由单耳的耳廓波谱信号确定的垂直角度以及由单耳确定的声源距离。人耳在安静环境中对不同方向的声源识别能力存在显著差异,其中以对来自正面的刺激较为敏感。目前关于噪声环境中的声源识别定位能力研究有限,本研究探究不同噪声条件下健听人群水平声源识别定位能力的差异,以期为优化公共场所和工作环境的设计,提供更好的声学环境,以及为听障人士提供更好的辅助听力设备和治疗方案提供理论支持。

本研究结果显示,安静条件下受试者RMSE明显低于白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下;白噪声40 dB SPL、言语噪声40 dB SPL条件下受试者RMSE明显高于白噪声35 dB SPL条件下。说明噪声对健听人群声源识别定位能力有明显影响。与文献报道一致。具体原因为,高噪声环境可能掩盖声音的细节和空间特性,使得声源定位更加困难。在较低噪声水平下,听觉系统能够清晰地分辨声源的方向,而在高噪声条件下,这种分辨能力下降,导致RMSE增加。其次,在高噪声环境下,噪声会分散听觉系统注意力,从而减少对声源定位的关注度,导致定位误差增加。此外,高噪声环境可能导致声音特征的失真,包括声音的方向、频率等信息,使得声音在传递到听觉系统时变得模糊不清,声源定位困难。

本研究结果显示在不同噪声环境下,受试者对高频刺激声的RMSE均高于低频、中频刺激声。分析其原因可能为,人类听觉系统对不同频率的声音具有不同灵敏度。一般来说,人耳对中频(约2~4 kHz)的声音最敏感,而对高频(约4 kHz以上)和低频(约500 Hz以下)声音的感知相对较弱。因此,在处理高频声音时,受试者可能需要更多的认知资源,导致RMSE增加。本研究表明,对中频刺激声的RMSE均高于低频刺激声,这可能是因为暴露于噪声环境中时,听觉系统可能会发生适应性变化,导致对不同频率声音的处理方式发生改变。这种神经适应性可能使中频声音的定位能力下降,引起RMSE增加,其具体机制,仍需进一步研究证实。

本研究结果显示,安静、白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下,不同性别、年龄受试者RMSE及平均应答时间比较无差异。说明本研究纳入的受试对象中,性别、年龄等因素对声源识别定位无明显影响。在排除性别、年龄对声源识别能力的影响后,结果显示不同噪声环境下受试者对前方声源的RMSE明显低于其他方位,而平均应答时间与其他方位声源的比较无差异。说明在不同噪声条件下,受试者更加容易定位来自前方的声源。出现这种结果的原因涉及多个方面,首先前方声源是日常生活中常遇到的声源之一,因此听觉系统可能在处理前方声源时更为敏感和准确。视觉和听觉系统在大脑中有复杂的交互作用,即视听整合,前方声源的定位与视觉系统所提供的视觉信息一致时,大脑可能更易将听觉信息与视觉信息整合,提高声源定位的准确性。这种整合效应可能在噪声环境下尤为显著,因为视觉信息可以弥补听觉受到噪声干扰的不足,从而提高人体对前方声源的识别能力。其次,人类在噪声环境下可能更倾向于将注意力集中在前方,以便更好地应对潜在的威胁或重要信息,这种倾向差异使前方声源的处理更优先,导致人耳对前方声源在RMSE方面表现更佳。
综上所述,噪声对听力正常人群声源识别定位能力有明显影响,在不同噪声条件下,受试者更加容易定位来自前方的声源。





更多精彩内容,欢迎订阅

《中国听力语言康复科学杂志》

2024年第5期



- THE END -





本月推荐

1

人工耳蜗基础知识


2

全时配戴辅具的三大原则



3

听障婴幼儿人工耳蜗术后听觉能力发育规律



扫码关注

发现更多精彩


关于我们

《中国听力语言康复科学杂志》是由中国残疾人联合会主管、中国听力语言康复研究中心主办的国家级科技学术期刊(刊号CN11-5138/R),中国科技论文统计源期刊,中国科技核心期刊。本刊聚焦国内外听力语言康复科学的行业发展趋势、前沿技术研究、康复理念更新、实用技能推广、听辅产品介绍、政策研究等诸多领域,为社会各界提供最权威的听力语言科学资讯、最专业的学术研究和交流、最有影响力的事业宣传,营造听力语言康复科学高质量发展的学术环境和舆论环境。      

👉欢迎专家学者踊跃投稿

      投稿网址:www.chsr.cn

      投稿联系人:蒋春 13520117301(同微信号)  

  

👉欢迎社会各界广泛合作

      合作范围:学术研究/专业培训/新媒体推广/期刊广告投放/技术服务

      合作伙伴:各级残联,各级各类康复机构,医疗卫生、妇幼保健单位,开展听力语言障碍领域研究的科研院所,开展康复医疗、康复教育、特殊教育的高等院校、职业院校,相关企业单位,各类助残服务的社会组织。

       广告及新媒体推广内容:各省残疾人救助政策,残疾人工作经验和成果,听力语言康复科学学术论文解析,新技术、新产品,残疾人康复机构特色介绍,残疾人康复机构特色介绍,优秀残疾人工作者事迹宣传,家长康复经验分享和儿童风采展示。

       合作联系人:李瑶 13001238633(同微信号)




中国听力语言康复科学杂志
发布听力语言康复学科的新理念、新技术、新方法及科技动态,杂志内容导读等,为听力语言康复事业搭建良好的信息平台
 最新文章