Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 16
1.1. Анализ структурно-функциональных свойств слуховой системы, организации речевых сигналов и процесса речевосприятия с точки зрения обеспечения помехоустойчивости 16
1.2. Межполушарная асимметрия и восприятие искаженных акустических сигналов 29
1.3. Развитие слуховых и речевых процессов в онтогенезе 32
1.4. Кохлеарная имплантация и проблема восприятия искаженных речевых сигналов 37
Глава 2. Исследование влияния шума на слуховые вызванные потенциалы 51
2.1. Материалы и методы исследования 51
2.2. Результаты 54
2.2.1. Влияние шума на корковые слуховые вызванные потенциалы у здоровых взрослых людей 54
2 2 2. Влияние шума на стволомозговые слуховые вызванные потенциалы у здоровых взрослых и детей 64
2.2.3 Анализ половых различий в помехоустойчивости слуховых стволомозговых вызванных потенциалов у здоровых детей и взрослых 73
2.2.4. Исследование роли межполушарного взаимодействия в обеспечении помехоустойчивости на модели мозга кошек с интактным и перерезанным мозолистым телом 79
2.3. Обсуждение 88
2.4. Выводы 95
Глава 3. Исследование дихотического восприятия речевых сигналов в условиях шума .97
3.1. Материалы и методы исследования 100
3.2. Результаты 102
3.2.1. Дихотическое восприятие речевых сигналов на фоне шума у взрослых здоровых людей и у пациентов с заиканием 102
3.2.2. Особенности дихотического восприятия речевых сигналов без шума и на фоне шума у детей, страдающих избыточной массой тела 115
3.3. Обсуждение 121
3.4. Выводы 129
Глава 4. Исследование восприятия речевых сигналов в условиях искажений 132
4 1 Материалы и методы исследования 134
4.2. Результаты 148
4 2 1 Исследование «эффекта перцептивной реставрации отсутствующей фонемы» у здоровых детей и взрослых 148
4.2 2 Исследование восприятия слов с отсутствующей фонемой в дихотической процедуре у детей с нормальным речевым развитием и детей с нарушениями чтения 1 59
4.2 3. Исследование эффекта «перцептивной реставрации отсутствующей фонемы» с использованием парадигмы многократного предъявления одного слова в психоакустических и психофизиологическом экспериментах 164
4.2.4. Восприятие полностью и частично зашумленных слов у детей с нормальным и нарушенным речевым развитием 176
4.2.5. Опознавание русских согласных в условиях маскировки: анализ роли речеобразования в процессе восприятия речи 192
4.3. Обсуждение 208
4.4. Выводы 220
Глава 5. Исследование восприятия речевых сигналов у пациентов с кохлеарным имплантом 224
5.1. Разработка русскоязычной методики оценки слухоречевого развития детей кохлеарным имплантом 225
5.2. Материалы и методы исследования 235
5.3. Результаты 240
5.3.1 Исследование развития слухоречевого восприятия у долингвально оглохших детей и подростков с кохлеарным имплантом 240
5.3.2 Исследование развития слухоречевого восприятия у постлингвальных пациентов с кохлеарным имплантом 261
5.3.3. Исследование влияния дикторской вариативности на восприятие речевых сигналов у пациентов с кохлеарным имплантом 280
5.3.4 Исследование восприятия частично и полностью зашумленных слов пациентами с кохлеарным имплантом 291
5.4. Обсуждение 296
5.5. Выводы 312
5.6. Практическое приложение результатов исследования слухоречевого развития пациентов с кохлеарным имплантом 315
5.6.1. Оценка перспективности слухоречевой реабилитации после кохлеарной имплантации у детей младшего возраста 315
5.6.2. Программа развития слухоречевого восприятия у постлингвальных пациентов, долингвально оглохших детей старшего возраста и
взрослых с кохлеарным имплантом 323
Заключение 332
Основные выводы 352
lumepamypa
- Анализ структурно-функциональных свойств слуховой системы, организации речевых сигналов и процесса речевосприятия с точки зрения обеспечения помехоустойчивости
- Влияние шума на корковые слуховые вызванные потенциалы у здоровых взрослых людей
- Дихотическое восприятие речевых сигналов на фоне шума у взрослых здоровых людей и у пациентов с заиканием
- Исследование «эффекта перцептивной реставрации отсутствующей фонемы» у здоровых детей и взрослых
Введение к работе
Изучение особенностей обработки информации в условиях искажений и механизмов обеспечения помехоустойчивости является одним из актуальных направлений психофизиологии. Выявление закономерностей восприятия искаженных сигналов имеет важное теоретическое значение, так как эти знания позволяют понять общие принципы обработки информации в слуховой системе, в том числе и речевой. Кроме того, эти исследования представляют значительный практический интерес для медицины и техники. Эти данные помогают понять механизмы нарушений восприятия искаженных акустических сигналов, наблюдаемых при поражении различных отделов слуховой системы. Особое значение эти исследования приобрели для кохлеарной имплантации, развитие которой возможно только благодаря новейшим достижениям техники, медицины, психофизиологии, акустики и других дисциплин. Результаты этих исследований используются при разработке систем автоматического распознавания речи, слуховых аппаратов, тренажеров по развитию восприятия речи и др.
Помехоустойчивость является важнейшим свойством слуховой системы, поскольку в реальных условиях человек существует в условиях постоянных помех. Несмотря на это слуховая система успешно выделяет полезную информацию из потока сигналов, поступающих на ее вход. Помехоустойчивость обеспечивается как особенностями структурной организации слуховой системы, так и специальными механизмами. К числу первых, прежде всего, следует отнести билатеральное строение, многоканальную и многоуровневую организацию слуховой системы, наличие обратных связей и связей между перцептивными системами различных модальностей. Среди механизмов, способствующих увеличению отношения сигнал\шум и выделению полезных признаков в искаженных сигналах, важная роль принадлежит бинауральному взаимодействию, фильтрации, адаптации, параллельной обработке информации разными способами и др.
Помехоустойчивость тесно связана с маскировкой сигналов помехой и, поэтому нередко определяется через понятие маскировки. Изучению эффектов маскировки посвящены многочисленные исследования, которые показали, что маскирующее влияние помехи приводит к повышению порогов обнаружения сигналов, увеличению дифференциальных порогов, уменьшению громкости сигналов, нарушению их распознавания, ухудшению разборчивости речи, снижению скорости обработки информации [187, 192, 207, 211, 212, 223, 256, 307, 341,356].
Эффекты маскировки преимущественно определяются процессами в периферическом отделе слуховой системы [138]. В то же время, очевидно, что выделение полезного сигнала из помех, анализ и распознавание искаженных сигналов обеспечиваются центральными слуховыми отделами. Именно в центральных отделах реализуются механизмы бинаурального взаимодействия, фильтрации сигнала, латеральное торможение, адаптация к постоянно действующей помехе, параллельная обработка сигналов разными способами и с выделением различных признаков [1, 88, 237, 239, 245, 312].
Значение бинаурального взаимодействия и процессов фильтрации в выделении акустических сигналов из шума продемонстрировано в многочисленных публикациях [1, 142, 183, 208, 237, 239, 347]. В меньшей степени изучены другие помехозащитные механизмы. В том числе, единичные исследования посвящены рассмотрению роли межполушарнои асимметрии при восприятии акустических сигналов в помехах. [8, 350]. В них выявлено изменение латера-лизации доминантной гемисферы при восприятии человеком речи на фоне шума, а также влияние типа сигналов на этот процесс. При этом механизмы, определяющие межполушарные различия в помехоустойчивости не ясны.
Кроме того, изучение восприятия искаженных акустических сигналов является эффективным инструментом анализа общих закономерностей обработки информации в слуховой системе. Эти исследования предоставляют данные для
верификации и развития существующих моделей восприятия речи, а также для разработки новых теорий. В частности, они позволяют понять роль взаимодействия процессов обработки "снизу-вверх" и "сверху-вниз" при распознавании речи в различных условиях. В связи с проблемой помехоустойчивости представляет также интерес вопрос о взаимодействии процессов речеобразования и речевосприятия. В какой степени процессы речеобразования влияют на восприятие искаженной вербальной информации? Согласно «моторной теории» речевосприятия [124] слушающий определяет моторные команды, необходимые для создания поступающих речевых сигналов, и далее запоминает последовательность этих моторных команд, а не акустическое изображение сигнала. Эта теория объясняет возможность овладения устной речью людьми с врожденной глухотой, а также нарушения в различении фонем у детей с расстройствами звукопроизношения и нормальным слухом [45, 111]. Одним из важных оснований в пользу «моторной теории» являются данные о наличии морфо-функциональных связей слуховой и вокализационной систем, что позволило говорить о существовании единой структурно-функциональной слухо-вокализационной системы мозга [23, 25].
Наряду с важностью дальнейшего изучения конкретных помехозащитных механизмов необходимо комплексное рассмотрение процессов обеспечения помехоустойчивости восприятия звуковой информации, как фундаментального свойства слуховой перцептивной системы. Между тем, такой анализ в литературе отсутствует.
В понимании механизмов помехоустойчивости важный вклад принадлежит исследованиям ее формирования и изменения в онтогенезе. При изучении восприятия речевых сигналов с разными видами искажений (полосовая фильтрация, клиппирование, зашумление, амплитудная модуляция, ускорение) показано, что пожилые люди распознают их значительно хуже, чем молодые [67, 126, 288]. В основе этих нарушений предположительно лежат периферические
(повышение порогов слуха, особенно в высокочастотном диапазоне) и центральные слуховые процессы (снижение скорости и эффективности обработки информации). Определенный вклад вносят также и патологические процессы в корковых и подкорковых слуховых центрах. Последнее обстоятельство позволило широко внедрить использование речевой аудиометрии с помощью искаженных сигналов в клиническую практику [67, 126]. Единичные исследования посвящены формированию восприятия искаженных акустических сигналов у детей [119, 191,242,308].
Особую актуальность проблема восприятия искаженных сигналов приобрела в связи с развитием кохлеарной имплантации - новым направлением реабилитации глухих людей, которым не помогают слуховые аппараты [17, 83, 86, 96, 121, 140, 214, 216]. При кохлеарной имплантации производится операция, в процессе которой во внутреннее ухо пациента вводится система электродов, обеспечивающая восприятие звуковой информации посредством электрической стимуляции сохранившихся волокон слухового нерва. Кохлеарный имплант (КИ) преобразует акустические сигналы в электрические импульсы, стимулирующие слуховой нерв. КИ обеспечивает возможность слышать даже тихие звуки, и сегодня в мире уже более 30000 пользователей КИ.
Хотя современные модели КИ обеспечивают хорошее качество речевых сигналов, они значительно отличаются от тех, которые передает в слуховые центры нормально функционирующая улитка. Искажение речевых сигналов, поступающих в слуховые центры пациентов с КИ, определяется не только особенностями преобразования сигналов КИ, но также возможной гибелью части волокон слухового нерва и поражением слуховых центров у многих пациентов. Таким образом, перцептивные процессы у пользователей КИ являются уникальной моделью для исследования восприятия искаженных речевых сигналов, а также для изучения закономерностей развития рече-языковой системы с помощью КИ у детей, потерявших слух до овладения речью.
В последние годы операции кохлеарной имплантации проводятся в России (Центр аудиологии и слухопротезирования, Москва; НИИ уха, горла, носа и речи, Санкт-Петербург), где уже более 100 пользователей КИ. В связи с этим исследования закономерностей развития слухоречевого восприятия у разных категорий пациентов с КИ имеют также важное практическое значение. Цели и задачи исследования.
Целью работы являлось изучение восприятия искаженных неречевых и речевых акустических сигналов, а также анализ механизмов, обеспечивающих помехоустойчивость слухового восприятия, и их формирования в онтогенезе.
В работе решались следующие задачи.
Исследование межполушарной асимметрии при восприятии неречевых акустических сигналов в шуме методом регистрации слуховых вызванных потенциалов мозга;
Исследование влияния шума на восприятие речевых сигналов в условиях дихотического прослушивания у людей с различным паттерном полушарно-го доминирования;
Анализ роли межполушарного взаимодействия при восприятии неречевых и речевых акустических сигналов в шуме;
Исследование восприятия частично и полностью искаженных речевых сигналов у взрослых и детей с нормальным речевым развитием с помощью психоакустических и психофизиологических методов;
Изучение восприятия искаженных речевых сигналов у детей с нарушением экспрессивной речи центрального генеза;
Изучение восприятия речевых сигналов у пациентов с кохлеарным имплан-том;
Исследование слухоречевого развития у детей с кохлеарным имплантом, потерявших слух до овладения речью;
8. Анализ центральных механизмов, обеспечивающих помехоустойчивость
восприятия, и их формирования в онтогенезе. Научная новизна работы
Впервые показано, что в слуховой системе депрессирующее действие шума значительнее для полушария, доминирующего по амплитуде слуховых корковых вызванных потенциалов. Установлено, что шум приводит к ослаблению межполушарной асимметрии при восприятии акустических сигналов, а в некоторых случаях к инверсии доминирования. Выявлена взаимосвязь между степенью выраженности межполушарной асимметрии и помехоустойчивостью, а также участие межполушарного взаимодействия в их регуляции в слуховой системе. Выявлена роль правого и левого полушарий и их взаимодействия в обработке искаженных речевых сигналов.
Установлено, что у детей к 5-ти годам периферические и подкорковые механизмы выделения акустических сигналов из шума сформированы. С возрастом у детей происходит дальнейшее развитие специфических (слуховых, лингвистических) и неспецифических (внимание, память и другие когнитивные процессы) механизмов, обеспечивающих анализ и распознавание искаженных речевых сигналов. Эти механизмы реализуются в корковых отделах мозга. Показано, что созревание помехозащитных механизмов в онтогенезе у девочек происходит более быстрыми темпами. Выявлено, что дети с патологией развития экспрессивной речи центрального происхождения хуже воспринимают искаженные речевые сигналы по сравнению со здоровыми детьми. Показано, что формирование навыков чтения способствует развитию способности выявлять локальные искажения в речевых сигналах. Разработан метод выявления детей с дислексией, основанный на дихотическом предъявлении слов с локальными искажениями.
Впервые на материале русского языка проведены лонгитюдные исследования и выявлены закономерности восстановления и развития слухоречевого
восприятия с помощью кохлеарного импланта у разных категорий пациентов с потерями слуха. Установлено, что многоканальные КИ с быстрой стратегией кодирования передают лингвистически релевантную информацию, необходимую для распознавания всех звуков русской речи. Показано, что междикторская вариативность и локальные искажения в речевых сигналах ухудшают опознавание речевых сигналов у пациентов с КИ. Разработан метод слухоречевой реабилитации пациентов с КИ, основанный на использовании речевых сигналов с переменными экстралингвистическими параметрами, способствующий формированию константного восприятия и развитию механизма обработки "сверху-вниз". Теоретическое и практическое значение работы.
Проведено комплексное исследование восприятия неречевых и речевых акустических сигналов в условиях искажений у разных групп обследуемых, а также исследование развития восприятия искаженных сигналов в онтогенезе и тендерных различий в помехоустойчивости с использованием психофизиологических, психоакустических и психологических методов.
Установлены закономерности межполушарного взаимодействия при восприятии акустических сигналов в условиях шума у разных групп испытуемых. Выявлена роль правого и левого полушарий и их взаимодействия в процессе восприятия искаженных речевых сигналов. Определены закономерности анализа частично и полностью искаженных речевых сигналов у взрослых и детей. Выявлены особенности формирования помехозащитных механизмов при восприятии акустических сигналов в онтогенезе.
В результате лонгитюдных исследований установлены закономерности восстановления и развития слухоречевого восприятия у разных категорий пациентов с КИ, являющихся носителями русского языка. Выявлены особенности формирования рече-языковой системы у детей с КИ, потерявших слух до овладения речью.
На основании собственных и литературных данных проведен анализ механизмов обеспечения помехоустойчивости при восприятии акустических неречевых и речевых сигналов и их развития в онтогенезе.
По результатам проведенных исследований разработан способ выявления детей с дислексией и группы риска по заболеванию (патент №2138987 от 10.10.99) и подготовлены методические рекомендации МЗ. На основании исследований разработаны русскоязычная методика оценки слухоречевого развития и карты обследования, используемые для обследования детей-кандидатов на кохлеарную имплантацию и пациентов с КИ. Разработан метод развития константного восприятия речевых сигналов и его оценки у пациентов с КИ (приоритетная справка от 15.04.02). Результаты исследований легли в основу программ слухоречевой реабилитации разных категорий пациентов с КИ. Разработанные методы используются в Санкт-Петербургском НИИ уха, горла, носа и речи, в реабилитационном центре для детей с нарушениями слуха и речи г. Санкт-Петербурга, Московском НИИ ЛОР и других центрах.
Часть проведенных исследований выполнялись в соответствии плановыми темами Санкт-Петербургского НИИ уха, гола, носа и речи МЗ РФ и научно-исследовательскими работами в рамках грантов РФФИ № 0015-98855 и 005-80074 РФФИ.
Материалы диссертации в течение ряда лет используются в лекциях по психофизиологии слуха, диагностике и реабилитации детей с периферическими и центральными слуховыми расстройствами, кохлеарной имплантации, развитию рече-языковой системы у детей в норме и патологии. Данные включены в пособия для врачей, логопедов, сурдопедагогов, нейропсихологов, других специалистов, занимающихся проблемами пациентов с расстройствами слуха и речи, самих пациентов.
Основные положения, выносимые на защиту.
В слуховой системе существует взаимосвязь между полушарной асимметрией и помехоустойчивостью. Межполушарная асимметрия и межполушарное взаимодействие способствуют повышению помехоустойчивости при восприятии искаженных акустических сигналов.
У здоровых взрослых людей при восприятии искаженных речевых сигналов преимущественно доминирует правое полушарие, при восприятии неречевых сигналов - левое полушарие. Более высокая помехоустойчивость правого полушария при восприятии речи обусловлена более низким уровнем его активации в этих условиях и использованием им целостного способа обработки, основанного на выделении устойчивых к помехам надсегментных характеристик речевых сигналов.
Помехозащитные механизмы, необходимые для восприятия речи в естественных условиях, развиваются в онтогенезе. Дети значительно хуже и медленнее опознают искаженные речевые сигналы, чем взрослые. Это обусловлено несформированностью у детей механизмов анализа речи как акустических и лингвистических сигналов, недостаточной согласованностью различных механизмов обработки (сегментного и целостного, "снизу-вверх" и "сверху-вниз") в процессе восприятия речевых сигналов, а также незрелостью неспецифических когнитивных процессов (внимание, память), необходимых для восприятия искаженных речевых сигналов и реализуемых преимущественно в корковых отделах мозга.
Перцептивные процессы у пациентов с кохлеарным имплантом являются уникальной моделью для изучения восприятия искаженных речевых сигналов и формирования рече-языковой системы в условиях поступления искаженной речевой информации. Современные многоканальные кохлеарные импланты с быстрой стратегией кодирования обеспечивают передачу речевой информации, лингвистически релевантной для русского языка. Однако
эти сигналы значительно искажены и содержат меньше "акустических ключей" фонем по сравнению с сигналами, передаваемыми нормально функционирующей улиткой. Это обуславливает необходимость обучения воспринимать речь с помощью кохлеарного импланта даже для пациентов, потерявших слух после овладения речью, а также проблемы восприятия речи в условиях помех у всех пользователей кохлеарных имплантов. У пациентов, потерявших слух после овладения речью, восстановление способности воспринимать речь с помощью кохлеарного импланта основано на их обучении извлекать релевантную информацию о фонетических элементах из сигналов, передаваемых кохлеарным имплантом, и сопоставлять ее с хранящимися в памяти эталонами.
Дети, потерявшие слух до овладения речью, с помощью кохлеарного импланта способны овладеть рече-языковой системой при наличии систематических занятий по развитию слухоречевого восприятия, языковых навыков и устной речи в течение нескольких лет. Развитие слухоречевого восприятия включает последовательное формирование механизмов обнаружения, различения, узнавания и опознавания звуков окружающей среды и речевых сигналов с опорой на овладение значением сигналов и их использованием для коммуникации.
Важнейшую роль в восприятии искаженных речевых сигналов играет механизм обработки "сверху-вниз", а также взаимодействие механизмов обработки "снизу-вверх" и "сверху-вниз" в процессе анализа сигналов. При этом искаженные или недостающие части входящих сигналов восстанавливаются благодаря различной лингвистической информации, поступающей с верхних уровней обработки.
Анализ структурно-функциональных свойств слуховой системы, организации речевых сигналов и процесса речевосприятия с точки зрения обеспечения помехоустойчивости
Главной функцией любой перцептивной системы является извлечение полезной информации из потока сигналов, поступающих на ее вход. При этом под полезной информацией, очевидно, следует понимать ту ее часть, которая приводит либо к непосредственному изменению поведения человека, либо к изменению его представлений об окружающей среде, изменению его модели мира. По отношению к ней остальная часть сигнального потока является помехой, от которой необходимо отделить полезные сигналы в процессе их распознавания. Таким образом, важнейшим свойством перцептивной системы должна быть помехоустойчивость, т.е. способность воспринимать значимый (полезный) сигнал, несмотря на маскирующие его помехи, которые могут быть внешними и внутренними (собственные шумы перцептивной системы). Помехозащитные механизмы, обязательные для всех систем восприятия, могут быть как модальноспецифичными, так и универсальными для сигналов разных модальностей.
Помехоустойчивость непосредственно связана с маскировкой и определяется через понятие маскировки. В психоакустике маскировкой называется повышение порогов обнаружения одного сигнала в присутствии другого, называемого обычно маскером [14, 201, 356]. Маскерами могут быть различные акустические сигналы (шумы, тоны, речь), а также стимулы другой модальности. Очевидно, что результатом маскирующего влияния может быть не только повышение порогов обнаружения сигналов [187, 207, 211, 356], но также и увеличение дифференциальных порогов [192, 311, 341], уменьшение громкости сигналов [307], нарушение их распознавания (для речи - ухудшение разборчивости) [223, 256], снижение скорости обработки информации [137, 212].
Изучению эффектов маскировки посвящены многочисленные работы, и можно сказать, что она является не только объектом исследования, но также и методом для изучения закономерностей обработки информации в слуховой системе. Эффекты маскировки в значительной степени определяются процессом, происходящим на самом нижнем уровне слуховой системы: взаимодействием бегущих волн, возбуждаемых сигналом и маскером на базилярной мембране [138]. Такие закономерности маскировки как большее маскирующее действие низкочастотных звуков по сравнению с высокочастотными, наибольшая выраженность маскировки при близости частот сигнала и маскера, усиление маскировки с ростом интенсивности маскера, определяются характером распространения бегущей волны вдоль базилярной мембраны [201, 207, 357].
Взаимодействие сигнала и маскера происходит и в центральных отделах слуховой системы. Примером центральной маскировки является ситуация, когда сигнал подается в одно ухо, а маскер - в другое. Такая маскировка, называемая контрлатеральной, предположительно обусловлена процессами на уровне верхнеоливарного комплекса, где конвергирует импульсация от обоих ушей [344, 358].
Центральная маскировка проявляется и в случае, когда сигнал и маскер не перекрываются во времени - при предшествующей (сигнал следует за маскером) и обратной (маскер включается после сигнала) маскировках. Считается, что при малых интервалах между сигналом и маскером эффект маскировки определяется преимущественно перекрыванием во времени бегущей волны от сигнала и маскера на базилярной мембране [112, 175, 319]. При больших интервалах причиной маскировки является интерференция процессов обработки сигнала и маскера в центральных отделах нервной системы, которая выражается во временном снижении чувствительности части нейронных элементов вследствие включения их в реакцию на маскер.
Примером центральной маскировки можно считать и влияние стимулов другой модальности (зрительной, тактильной) на восприятие звуковой информации. Взаимодействие лингвистической информации, поступающей по слуховому и зрительному каналам, лежит в основе широко известного эффекта McGurk, сущность которого состоит в том, что при слухо-зрительном восприятии речевых сигналов в случае расхождения акустической и визуальной информации, во многих случаях испытуемые принимают решение на основании зрительной информации [251]. Центральная маскировка менее эффективна, чем периферическая и составляет 10% от общего результата маскировки при маскировке тона тоном [358]. Она незначительно влияет на элементарные слуховые процессы и характеристики (пороги обнаружения, дифференциальные пороги) [319, 358]. Более того, контрлатерально предъявляемый шум приводит к повышению громкости сигналов [304]. Воздействие ее, прежде всего, сказывается на процессах анализа сложных сигналов.
Несмотря на маскирующее влияние помех на всех уровнях системы обработки акустической информации, в реальных условиях человек успешно справляется с задачей выделения полезного сигнала и его анализа. Это обусловлено тем, что в процессе эволюции сформировался целый ряд механизмов, обеспечивающих восприятие биологически важных сигналов в помехах.
В защите от помех большой интенсивности, а также от маскировки собственным голосом при восприятии посторонних звуков во время звуковоспроизведения активное участие принимает стременная мышца [145, 328]. Ее сокращение увеличивает жесткость цепи слуховых косточек, приводя к уменьшению проводимой ими энергии. При этом порог активации стременной мышцы при включении собственного голоса на 35 дБ ниже, чем при воздействии посторонних звуков [123].
Влияние шума на корковые слуховые вызванные потенциалы у здоровых взрослых людей
В табл.2.1 представлены средние значения параметров ДСВП, зарегист рированных у взрослых здоровых испытуемых при изолированном предъявлении щелчков и при их подаче на фоне шума, предъявляемого в то же ухо, что и щелчок (ипсилатеральный шум) и в противоположное ухо (контрлатеральный шум), Как видно, амплитуда P1N1 и N1P2 при различных условиях стимуляции у человека была больше в правом полушарии. Сопоставление коэффициентов асимметрии показывает, что степень асимметрии больше для комплекса P1N1 (рис.2.1). Понижение степени асимметрии от ранних компонент к поздним компонентам отмечают и другие исследователи [263]. Причем эта закономерность выявляется в отношении корковых СВП на неречевые и речевые сигналы, а также для зрительных потенциалов. Степень асимметрии ЛП пиков ДСВП была меньшей, но и для них было характерно ослабление асимметрии от ранних компонент к поздним.
Сопоставление ипси- и контрлатеральных ДСВП выявило большую амплитуду и меньшие ЛП для последних. Эти различия выражены значительнее в отношении ранних компонентов ДСВП (рис.2.2).
При подаче щелчков и шума в одно и то же ухо происходило понижение амплитуды и увеличение ЛП пиков ДСВП (табл.2.1, рис.2.3,А). Сопоставление степени изменения параметров ДСВП правого и левого полушарий демонстрирует, что в правой гемисфере амплитуда ДСВП снижалась в большей степени, чем в левой. Это приводило к снижению коэффициентов асимметрии, причем межполушарные различия становятся недостоверными (рис.2.1). Влияние шума на межполушарную асимметрию ЛП пиков ДСВП менее закономерны. Можно только отметить, что ЛП пика Р1 в правом полушарии увеличивался значительнее.
Шум, подаваемый в ухо, противоположное стороне предъявления щелчков, достоверных изменений параметров ДСВП не вызывал (табл.2.1).
Следует, однако, отметить, что индивидуальный анализ выявил увеличение амплитуды различных компонентов ДСВП в 24 из 30 экспериментов, не проявляемое в средних значениях параметров из-за значительной интра- и интериндивидуальной вариативности (рис.2.3,Б).
Увеличение амплитуды ДСВП чаще наблюдалось в левом полушарии., тогда как в правой гемисфере контрлатеральная помеха обычно приводила к некоторому понижению амплитуды ДСВП. В результате достоверно снижалась межполушарная асимметрия ДСВП (рис.2.1). В этих условиях также выявлялась тенденция к снижению влияния шума от ранних компонентов к поздним (табл.2.1).
Как показал индивидуальный анализ, более высокая помехоустойчивость связана не с левым полушарием, а с полушарием, не доминирующим по амплитуде ДСВП. Данные о влиянии шума у испытуемых с достоверным преобладанием амплитуды ДСВП в правом или левом полушариях представлены на рис.2.4. В первом случае усреднены результаты 20 экспериментов, во втором -4-х. В данном случае в анализ не были включены результаты экспериментов с отсутствием достоверного доминирования одного из полушарий. Как видно, у испытуемых первой группы более помехоустойчивым было левое полушарие, а у испытуемых второй группы - правое.
Помеха оказывала различное влияние на соотношение ипси- и контрлатеральных ДСВП в зависимости от ее латерализации. Инсилатеральная помеха более сильно угнетала контрлатеральные ДСВП, приводя к выравниванию характеристик ипси- и контрлатеральных ДСВП. При этом различия между ними становились недостоверными (рис.2.2). Шум, подаваемый в ухо, контрлатеральное стороне предъявления щелчков, не вызывал существенных изменений соотношения ипси- и контрлатеральных ДСВП. уменьшение их различий наблюдалось только в отношении комплекса P1N1, причем достоверное преобладание контрлатеральных ДСВП сохранялось.
Нами был также проведен анализ интерауральных различий в восприятии сигналов по показателям ДСВП. Основанием для этого послужили данные психоакустических исследований, выявившие, что правое ухо обладает более низкими порогами (1-4 дБ) для тональных сигналов и более высокой чувствительностью к речевым сигналам надпороговой громкости [224, 235, 296]. Обнаружены также интерауральные различия в помехоустойчивости [146, 194, 283, 325, 333]. При этом латерализация более помехоустойчивого уха зависела от типа сигналов и условий их предъявления, возраста испытуемых, латерализации ведущей руки. Обследование людей, длительное время подвергавшихся действию шума, выявило у 83% из них большее снижение слуха на левом ухе [234]. Это позволило автору сделать вывод о его большей восприимчивости к повреждающему действию шума. Обнаружено также, что у детей с дизартрией, артикуляция в большей степени нарушается при подаче маскирующего речевого сигнала в правое ухо по сравнению с левым [241 ].
Анализ параметров ДСВП, зарегистрированных при стимуляции правого и левого уха, результаты которого представлены в табл.2.2, не выявил достоверных интерауральных различий в параметрах ДСВП при изолированной подаче щелчков и в помехоустойчивости по средним показателям для правого и левого уха. Наблюдаемые отличия в параметрах ДСВП (см. данные для правого и левого полушарий при стимуляции левого уха) являются результатом взаимодействия двух факторов "стимулируемое ухо х полушарие".
Таким образом, исследования влияния шума на параметры ДСВП показали, что у человека угнетающее действие шума проявляется сильнее в отношении доминирующего по амплитуде ДСВП полушария, что приводит к ослаблению межполушарной асимметрии на фоне шума. При регистрации ДСВП на щелчки у большинства людей более помехоустойчивым является левое полушарие, недоминантное по амплитуде ДСВП при восприятии неречевых акустических сигналов.
Дихотическое восприятие речевых сигналов на фоне шума у взрослых здоровых людей и у пациентов с заиканием
Испытуемые. В экспериментах участвовало 86 человек. В I серии экспериментов (раздел 3.2.1) участвовало 19 здоровых испытуемых (14 мужчин, 5 женщин в возрасте от 16 до 29 лет) и 19 заикающихся пациентов (14 мужчин, 5 женщин в возрасте от 16 до 29 лет). Во 2-ой серии экспериментов (раздел 3.2.2) участвовало 24 ребенка с нормальной и 24 ребенка с избыточной массой тела в возрасте 11-13 лет (каждой группе 11 мальчиков и 13 девочек).
Все испытуемые имели нормальные пороги слуха в диапазоне 125-8000 Гц и были правшами. Интерауральные различия в порогах слуха не превышали 5 дБ. Ведущую руку определяли при опросе, учитывающем использование рук в различных бытовых операциях [280].
Стимулы. Тестовый материал представлял собой 3 серии стимулов: 1 серия- состояла из односложных слов, имеющих структуру согласный-гласный-согласный, 2 серия состояла из псевдослов (бессмысленных звукосочетаний) такой же структуры и фонетического состава; 3 серия - смешанная, включала слова и псевдослова, входившие в состав предыдущих серий. Сигналы предъявлялись группами по четыре пары. Каждая серия включала 10 таких групп. Начала стимулов были синхронизованы с помощью цифрового магни тофона (частотный диапазон 50-5500 Гц), обеспечивающего синхронизацию двух каналов с точностью до 50 мкс. Синхронизованные сигналы записывались на разные дорожки стереомагнитофона "Ростов-102 . Сигналы предъявлялись со скоростью 2 пары\с. При формировании дихотических пар учитывалось влияние фонетического состава, степени образности и частоты встречаемости сигналов (последние два фактора - для слов). В смешанных сериях каждая группа содержала по две пары слов и псевдослов, расположенных в случайном порядке.
Процедура. Прослушивание проводили в тихом помещении, индивидуально с каждым испытуемым. Сигналы подавали испытуемым с помощью стереомагнитофона "Ростов-102" через телефоны ТГ-10, характеристики которых различались не более чем на 2 дБ в диапазоне 100-8000 Гц. Перед предъявлением каждой серии испытуемому объяснялось задание и проводилось тренировочное прослушивание. При объяснении описывалась природы сигналов, а также обращалось особое внимание на необходимость слушать сигналы, поступающие в оба уха. После прослушивания каждой группы сигналов испытуемый повторял услышанные сигналы, а экспериментатор записывал ответы испытуемого на бланк. С целью устранения неучтенных различий между каналами прослушивание осуществлялось дважды - при втором прослушивании телефоны менялись местами. Аналогичная процедура выполнялась при прослушивании сигналов в шуме (полоса частот 100-8000 Гц, отношение сиг-нал\шум - 10 дБ).
Анализ. При анализе результатов оценивали общее число правильных и ошибочных, а также число правильных ответов на сигналы, подаваемые в правое и левое ухо. Коэффициент асимметрии рассчитывали по формуле: Кае (X прав - Хлев) (Хправ -і Хлев) 100%, где Хправ - и X лев - число правильных ответов на сигналы, подаваемые в правое и левое ухо соответственно. Средние значения коэффициентов асимметрии и процент изменения числа пра вильных ответов под действием шума вычисляли на основе индивидуальных значений соответствующих показателей. Проводили также вычисление коэффициента вербализации (Кверб), определяемого как отношение числа всех слов в ответах (правильные+неправильные) к общему числу ответов, выраженное в процентах. Предполагалось, что К верб оценивает тенденцию к вербальной (осмысленной) интерпретации сигналов обследуемыми (Данилов А.В., 1980). Указанные показатели определяли отдельно для каждой серии. Достоверность различий между показателями оценивали с помощью критерия Вил-коксона-Манна-Уитни [90]. При обработке результатов использовали также факторный анализ (метод главных факторов) [80]. В табл.3.1 представлены результаты прослушивания трех серий сигналов: слов, псевдослов и серии, состоящей из слов и псевдослов у здоровых испытуемых и пациентов с заиканием. При прослушивании различных речевых сигналов без шума у большинства испытуемых точнее воспринимались сигналы, подаваемые в правое ухо. Это согласуется с данными, полученными на материале английского [228] и русского языков [49]. У здоровых испытуемых различия в величине интерауральной асимметрии при прослушивании серий разного состава были недостоверны, но можно отметить несколько более высокие значения коэффициентов асимметрии для псевдослов (рис.3.1, 3.2). Фактор однородности состава серии в данном эксперименте с инструкцией, определяющей состав серии, не оказывал влияние на долю правильных ответов. Как было показано ранее, при отсутствии у испытуемого сведений о составе, в смешанных сериях опознание сигналов ухудшалось по сравнению с однородными [52].
Исследование «эффекта перцептивной реставрации отсутствующей фонемы» у здоровых детей и взрослых
Исследования особенностей речевой функции у детей привели к развитию представлений об использовании ими целостного способа восприятия речи, при котором единицей восприятия является слово. Этот способ в определенной степени противопоставляется сегментному способу, при котором распознаванию слов предшествует процесс выделения и идентификации лингвистических составляющих (фонем, слогов или других) [30, 74]. Однако, при регистрации различных компонент ориентировочной реакции было выявлено, что дети уже в возрасте нескольких месяцев способны различать тонкие акустические особенности речевых и речеподобных сигналов, лежащие в основе дифференциальных признаков фонем, а также обнаруживать изменения отдельных элементов звуковой последовательности [188, 189, 222, 231, 232]. Все это свидетельствует о наличии у детей сенсорной базы для сегментного анализа акустических, в том числе и речевых, сигналов.
Для изучения механизмов сегментной и целостной обработки речевых сигналов у детей можно использовать эффект «перцептивной реставрации отсутствующей фонемы» (ПРОФ). Сущность эффекта состоит в том, что при прослушивании слов или фраз, в которых вырезан какой-либо сегмент (фонема или слог) и образовавшаяся пауза заполнена неречевым сигналом (шумом, тоном, кашлем и др.), взрослые испытуемые, как правило, не могут определить отсут ствующий сегмент и часто вообще не замечают его отсутствия [345]. Причем это происходит, даже если испытуемые предупреждены об отсутствии сегмента. Проявляемость эффекта ПРОФ зависит от ряда факторов: сходства акустических характеристик фонемы и замещающего сигнала (эффект ПРОФ чаще наблюдается, если согласные замещаются шумом, а гласные - тоном), положения фонемы в слове (при замене фонемы в середине слова эффект наблюдается чаще, чем при замещении начальной фонемы), типа речевого материала ( в словах ПРОФ проявляется чаще, чем в слогах, а во фразах - чаще, чем в словах) [236, 346]. Эффект рассматривается как свидетельство способности перцептивной системы восстанавливать недостающую информацию в сигналах, а также как проявление целостного способа их восприятия [306, 345, 346].
На рис.4.6 представлены результаты прослушивания серии, состоящей из интактных слов и слов, в которых одна из фонем была замещена шумом, у детей в возрасте 5-6-ти лет, не умеющих читать, и взрослых. Как видно, дети и взрослые хорошо определяют интактность слов, хотя у детей число правильных ответов несколько меньше. При восприятии слов с отсутствующей фонемой число правильных ответов было значительно меньше, особенно у детей. Дети чаще, чем взрослые воспринимали эти слова как интактные, т.е. перцептивно реставрировали отсутствующую фонему. Как видно из рис.4.7 частота ПРОФ зависела от класса замещаемой фонемы и ее положения в слове. ПРОФ чаще наблюдается для согласных в середине слова, затем для согласных в начальной позиции и очень редко для гласных. Это согласуется с данными, полученными для английского языка [306]. У детей выявились аналогичные закономерности, но влияние локализации и особенно класса фонемы проявлялось в меньшей степени. Испытуемые часто, обнаруживая сам факт искажения в слове, при дальнейшем уточнении давали ответы, анализ которых приведен в табл. 4.2.
Общими для детей и взрослых были четыре группы ответов: правильное и неправильное определение замещенной фонемы, испытуемый не мог определить положение искаженной фонемы в слове, при восприятии слова с отсутствующей фонемы слово не было опознано. При этом повторяемое испытуемым слово могло быть осмысленным или бессмысленным. По этим общим вариантам ответов имелись количественные различия между детьми и взрослыми. Так, число правильных определений замещенной фонемы у детей было значительно меньшим, чем у взрослых. Влияние типа фонемы и ее локализации было сходным: наиболее точно локализовались начальные согласные, затем согласные в середине слова, хуже всего - гласные. Количество ответов, когда испытуемый неправильно определял замещенную фонему, у детей было также меньшим, чем у взрослых. У взрослых основная часть этих ответов приходилась на гласные. Обычно при неправильном определении замещенной фонемы называлась соседняя согласная, особенно был характерен перенос замещения с гласного на предшествующую согласную. У детей влияния класса фонемы на этот тип ответов не наблюдалось. Количество ответов, когда дети вообще не могли сказать, в какой части слова произошло замещение, как и у взрослых, было незначительным.
Особый интерес представляют случаи, когда замещение одной фонемы приводило к искажению в восприятии всего слова. У взрослых это наблюдалось, как правило, при замещении гласною и лишь иногда при замещении начального согласного. У детей искажение слов происходило при замещении всех трех исследуемых групп звуков, но чаще для гласных. Характерно, что у детей преобладали замены на осмысленные слова («тарелка» - «стрелка», «девочка» -«собачка»), а у взрослых - на бессмысленные звукосочетания («бабочка» - «очка», «курица» - «пшица»). Доля осмысленных и бессмысленных замен у детей составляла 2,7\1,2, у взрослых - 0,8\2,2. Наиболее часто замещение фонемы приводило к искажению восприятия нескольких соседних фонем, а более отдаленные части слова воспринимались правильно, хотя были случаи, когда искажалось восприятие всего слова (ответ: «не понял»). У детей число слов с замещенной фонемой, которые были не поняты, для всех трех вариантов замещения было несколько большим.
Кроме того, как видно в табл.4.2 у детей имелось еще два типа ответов. При одном из них, определенном как «бессознательное правильное определение локализации фонемы», ребенок сообщал, что слово является «неправильным», и при повторении вслух акустически воспроизводил замещающий шум на месте отсутствующей фонемы (например, «девочка» произносил как «деф-фочка») или каким-либо другим способом выделял замещенную фонему (например, пропущенная фонема произносилась более громко или протяжно по сравнению с другими фонемами). Назвать же замещенную фонему отдельно он не мог.
Похожие диссертации на Восприятие искаженных акустических сигналов и обеспечение помехоустойчивости в слуховой системе
