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无论使用何种语言，人类听觉系统均遵循“特征分离一平行加工一高级整合”的策略对声音信号进行加工处理，因此不同语言的声学差异仅在听觉系统需要从复杂环境中提取有效的目标语音时，才会导致对目标语音识别率的差异。声调作为汉语的重要语音学特性，除具有别义功能之外，还具有构形功能、分界功能、抗干扰功能和修辞功能，因此人工耳蜗植入者的声调识别能力直接影响其对言语的分辨和理解。但是目前研究表明：基于非声调语言开发的言语处理方案尚不能有效地帮助人工耳蜗植入者识别或者产生声调（普通话）或者语调（英语），因此掌握可改善人工耳蜗植入者声调识别能力的影响因素具有一定的临床意义。
一、频域信息对声调识别的影响
汉语声调识别的语音学特性主要存在于频域，林茂灿在研究中发现去除时长或幅度轮廓信息仅保留基频( Fo)信息时，听力正常受试者的声调识别基本不受影响，说明语音信号的基频及其谐波是听力．正常人识别声调的主要声学线索。就语音学的概念而言，声调的变化即极短时间内Fo的微小改变，因此提高分辨频域微小变化的能力有利于声调识别。Dorman等对人工耳蜗植入者的频率辨别与言语识别间的关系进行了测试，发现感知频率变化范围较广(0.1～3kHz)的受试者，尤其是在测试音的第一、第二共振峰频率范围内频率辨别较好的受试者的言语识别率较高，由此可推断人工耳蜗植入者对特定频段的分辨能力与言语识别水平有关。
在利用声码器( vocoder)技术模拟人工耳蜗的系列研究中发现：低通截止频率不变时（即固定时域信息）增加通道数目（即增加频域信息）有利于声调识别，当通道数目增加至20个时声调识别成绩仍未达到饱和∽；当通道数增加至32个时声调识别成绩才与原始声的识别成绩相当。在对人工耳蜗使用者的系列研究中发现：单通道工作时人工耳蜗使用者声调识别成绩仅为30%，十通道工作时其声调识别成绩可提高至70%；当刺激速率不变时人工耳蜗使用者的言语识别率随着通道数目增加而提高；使用HiRes 120通道编码策略的人工耳蜗植入者，由于获得更多的频域信息其声调识别成绩比使用HiRes编码策略时显著提高。人工耳蜗系统受工作原理的限制导致多数耳蜗使用者最多获得7～8个频率通道的信息，有限的通道数量使得部位编码信息不足、频域分辨能力受损。而听力正常人正是依靠区别不同声源信息间基频的差异，实现竞争语声中的言语识别。因此Carroll等33学者提出通过增加低频区域的通道数目以改善人工耳蜗使用者的基频分辨能力，从而提高部位编码信息对人工耳蜗使用者识别音高的作用。
二、时域信息对声调识别的影响 虽然声调信息主要存在
于基频和各次谐波中，但是音长、音强、振幅轮廓等随F。，变化而变化的声学特性对声调识别也做出了贡献，特别是当Fo不起作用时这些辅助信息都可能成为感知声调的依据。梁之安对听力正常人的研究中发现滤除声信号300 Hz以下的频率信息后，声调识别成绩仍高达94.6%；使用既无基频信息也不含谐波成分的耳语声作为刺激信号时，声调识别成绩仍可达64%。郭莹等的研究结果也表明：滤除声信号4 0 0 Hz以下的频率信息后，听力正常人对声调的识别不受影响。仅在声信号的基频及其辅助信息均被缩减至最少时，听力正常受试者的声调识别成绩才呈现显著下降趋势。上述研究表明：当频域信息不足时，时域信息可有效补偿基频信息的缺失；当频域信息不可利用时，时域信息对声调识别起重要补充作用。因此如何积极有效地利用时域信息改善声调识别能力成为众多学者研究的热点。
1、时域包络线索对非声调语言识别的影响
Rosenr指出任何一个声信号的时域波形都可以通过Hilbe九变化用数学方法描述为包络( envelop)成分和细微结构(fine structure)成分的组合。Smith等学者利用声嵌合技术(auditory chimera，即通过Hilbert转换分别提取A和B两个声信号的包络成分和细微结构成分，然后将A包络与B细微结构或B包络与A细微结构“嫁接”形成“嫁接声”，受试者根据“嫁接声”判断其听到的是A还是B，从而获得何种成分在受试者言语和声调识别中起主要作用）的研究发现，包络成分在非声调语言识别中起主导作用，细微结构成分对于旋律识别和低频声定位的影响较大。
2、时域细微结构线索对声调语言识别的影响
Xu等利用声嵌合技术研究发现：汉语声调识别与非声调语言识别不同，而与音乐感知更为接近，细微结构成分在识别汉语普通话声调语言中起主导作用。然而目前使用的人工耳蜗言语处理方案均基于非声调语言开发，在信息传输过程中着重于传输时域包络信息而放弃了对细微结构信息的表达，因此人工耳蜗系统可帮助拉丁语系使用者获得较好的言语识别，但难以帮助他们较好的辨别旋律；同时该人工耳蜗系统对声调语言使用者的声调识别也欠理想。如果在人工耳蜗系统中提供更多的细微结构，这将有利于改善人工耳蜗植入者对声调的感知能力，进而有利于其感知声调语言．和欣赏音乐。传递更多的细微结构信息可提高双耳时问差(ITD)的敏感度，可能有助于日益增加的双侧人工耳蜗植入者利用双耳线索区分竞争声源中的言语信息，提高人工耳蜗植入者的生活质量。
三、频域信息和时域信息的协同作用
Xu等对声调识别的系统研究中发现，当可利用的频域信息固定不变时，受试者的声调识别成绩与其接收的时域信息呈正相关，即可利用的时域线索越多声调识别得分越高，并发现声调识别成绩与频域信息和时域信息之间存在一种平衡，即频域信息较少但时域信息充足与频域信息较多时域信息缺乏时的声调识别成绩相当，两者兼有时声调识别的成绩才会更好，但是二者对声调识别的影响均存在饱和阶段。
四、其他影响声调识别的因素
1、刺激速率
由于人工耳蜗电极数目有限，每个电极承载的频域信息广泛、频率特异性较差，因此需要提高刺激率以捕获更多时间信息，才能提高辨别频域微小变化的能力进而有利于识别声调，即极短时间内F。的微小改变，Au等和金昊等在研究中发现安静环境下人工耳蜗植入者的声调识别测试成绩随着刺激速率的增加而提高。此外，人工耳蜗植入者在嘈杂环境中言语辨别能力不佳，这可能也与人工耳蜗的时间信息分辨能力不足，难以从以低、中频为主的噪声中有效提取出基频信息，因此提高刺激速率、提供更多的时间信息或可提高人工耳蜗植入者在噪声环境下的声调辨别能力。但是Vand等则指出，仅极少数植入者的言语识别能力在高刺激速率下有显著性提高，因此刺激速率需要根据个体差异进行调整，并非越快越好。
Fu等在研究中发现相对较高的刺激速率(>900pps)有助于改善声调识别能力，这是因为当基频信息不足时，时域信息对于声调识别起着重要作用，高刺激速率可能传递更多时域包络的线索，有利于提高时域分辨率和编码“周期性”线索，并且有助于激活神经节、恢复同步放电，这些因素均有利于改善人工耳蜗植入者的声调识别能力。
2、声调时程
Xu等认为汉语普通话音节时长随声调的不同而产生系统性变化，这种线索可能作为区分四声的凭证。其研究结果提示：在频域和时域线索不变的前提下，声调识别成绩因缺失时长信息而呈现陡降趋势，其中受影响最大的是三声（时长最长）和四声（时长最短）。这些结果表明时长等超音段特征有利于正常人和人工耳蜗植入者正确识别声调。因此在传输频域信息受限的人工耳蜗装置中，保证时域信息传递的完整性和正确性会有助于声调识别。
3、植入年龄
研究证实，婴儿在未完全掌握普通话音素系统时就能够识别声调，听力正常的儿童在很小的时候即可掌握声调发声和声调识别能力。国内外学者研究发现：语前聋儿童接受人工耳蜗植入手术越早，其术后声调发声能力越好；人工耳蜗使用经验越长，其声调识别成绩越好。这是由于表征声调的基频信息是经声带振动产生的，听力障碍者难以通过视觉线索（即唇读方式）捕获声调相关信息。以上研究表明除人工耳蜗本身的局限外，植入年龄和使用经验是影响语前聋耳蜗植入者分辨和产生汉语声调的最重要影响因素之一。此外，声调的获得还依赖于听觉系统的完整性。人类中枢听觉神经系统有较大可塑性，尽早接受耳蜗植入手术，有利于语前聋儿童建立正确的声调发声系统，进而有助于获得较好的声调能力。
4、双侧植入
区建国等对双侧与单侧人工耳蜗植入者在噪声环境下的广东话声调识别能力进行比较发现，正信噪比条件下，双侧植入者声调识别成绩略高于单侧植入者；负信噪比条件下，双侧植入者仍可获得较好的声调辨别成绩，而单侧植入者的声调辨别能力几乎完全丧失。孔维佳等研究结果提示，双耳人工耳蜗植入可明显提高极重度感音神经性语前聋患儿在安静和噪声环境下的言语识别率，对其言语和语言发育有明显帮助。这进一步证明了双耳听觉的优势，双耳听觉可明显提高在噪声环境下对言语的辨别能力，从而更有效地进行言语交流。
本文标签: 人工耳蜗 植入者 声调识别 因素
发布于2011年09月29日 11:15 | 评论数(0) 阅读数(32) |
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发表于 2011-10-5 16:39
