听觉时间加工老龄化影响言语知觉的神经机制

In a noisy, reverberant environment, older adults with normal pure-tone hearing threshold often face great difficulty in speech perception. This difficulty is closely related to the auditory temporal processing aging based on the synchrony processing. As for the deficits in auditory synchrony processing, the ability of old adults to encode the spatial information (depend on the synchrony processing and binaural processing) and speech-rate information from the fine structure and envelope of the speech signal is decreased, which leads to the less effective of unmasking via these perceptual cues and difficulty of speech perception. The current project will use the event-related potentials (ERPs) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study the brain mechanisms underlying the auditory time processing aging in several levels: 1) interaural correlation change evoked cortical potentials (binaural processing), 2) effect of speech-rate time information on the speech evoked cortical potentials, and 3) effect of cross-modality time information on the relevant brain activities. These findings would play a critical role in the systematic investigation and compensation of auditory aging problem.

在嘈杂混响的环境中，听觉阈限正常的老年人相比年轻人表现出严重的言语知觉困难。这一困难与时间同步性加工基础上的听觉时间加工的老龄化关系密切。时间同步性加工能力的降低使得老年人从声音的精细结构（快速变化）和包络（慢速变化）时间信息中提取空间线索信息（通过时间同步性加工基础上的双耳加工）和语速时间线索信息的能力降低，从而引起他们利用这两种知觉线索去掩蔽的能力降低，进而导致了言语知觉的困难。本项目将利用事件相关电位和功能核磁共振两种手段，揭示听觉时间加工老龄化在多个层次产生影响的神经机制：1）基于双耳加工的相关性变化诱发的皮层电活动；2）语速时间信息对语音诱发皮层活动的影响；3）跨通道时间信息对言语知觉的促进作用在视听加工以及整合的相关脑区的体现。本项目的研究成果将对系统研究老年人言语知觉困难的机理、适用于嘈杂混响环境中老年人配戴的助听器的设计以及提高机器言语识别的水平有关键意义。

在嘈杂混响的环境中，听觉阈限正常的老年人相比年轻人表现出严重的言语知觉困难。这一困难与时间同步性加工基础上的听觉时间加工的老龄化关系密切。时间同步性加工能力的降低使得老年人从声音的精细结构（快速变化）和包络（慢速变化）时间信息中提取空间线索信息（通过时间同步性加工基础上的双耳加工）和语速时间线索信息的能力降低，从而引起他们利用这两种知觉线索去掩蔽的能力降低，进而导致了言语知觉的困难。本项目利用事件相关电位和功能核磁共振两种手段，揭示听觉时间加工老龄化在多个层次产生影响的神经机制：1）基于双耳加工的相关性变化诱发的皮层电活动；2）音乐训练影响双耳加工老龄化的神经机制；3）语速时间信息对语音诱发皮层活动的影响；4）跨通道时间信息对言语知觉的促进作用在视听加工以及整合的相关脑区的体现。研究结果显示：1）耳间延迟不仅影响双耳时间加工能力，而且对不同类型的双耳相关性变化加工影响的方式是不同的。这一由于双耳相关性变化方向引发的差异在年轻人和老年人的皮层诱发电位都有所体现，且随年龄的增长，耳间延迟的影响越大。这一结果从神经机制的角度证明了听觉系统的时间抖动性（temporal jitter）随耳间延迟的增加而增加，且随年龄增长听觉系统的时间抖动性增加这一理论模型。2）当耳间延迟较小（0 或2 ms）时，单纯的行为反应时指标很难区分出是否受过长期音乐训练这两个被试组之间的差异。只有当耳间延迟达到一定的长度（4和6 ms）时，长期接受音乐训练的年轻被试才会表现出对相关性变化的觉察速度显著快于未受过长期音乐训练的被试。事件相关电位的研究结果显示，双耳延迟越大，由相关性改变诱发波峰值减小、潜伏期增长。但只有当耳间延迟达到4 ms时，潜伏期的组间差异才显著。进一步的组间对比发现，音乐训练组被试由声音起始诱发的N1-P2波峰峰值更大，并且其P2波潜伏期也短于非音乐训练组被试。音乐训练组被试P2波的潜伏期随双耳时间差增长而增长的幅度小于非音乐训练组，且在两个相关性变化方向条件下的差异也小于非音乐训练组。这些结果从神经层面上解释了行为结果，说明音乐训练者在较为困难的双耳相关加工任务上更有优势。3）老年人在语速变化时的言语识别下降与皮层音节诱发电活动的减弱相关。本项目的研究成果将对系统研究老年人言语知觉困难的机理、适用于嘈杂混响环境中老年人配戴的助听器的设计以及提高机器言语识别的水平有关键意义。