不同类型噪声对学龄前听障儿童短时记忆的影响

潘雨晨 肖永涛

1 引言

记忆是一个复杂的心理过程，根据大脑中信息的存在时间，包括瞬时记忆、短时记忆（short-term memory，STM）、长期记忆和永久记忆4种[1]。短时记忆是指信息在头脑中保持2分钟以内的记忆，保留时间短，容量有限。STM与儿童的语言和认知发展密切相关，包括智力、阅读、数学等。有学者对15名人工耳蜗植入儿童进行语言、认知及短时记忆测试，发现STM对新单词的学习及语法的接收和表达有重要影响[2]，有助于改善听障儿童的口语表达和书面阅读能力[3]。Kronenberger[4]对66名6～16岁人工耳蜗植入儿童进行为期2年的数字记忆广度及语音和语言技能跟踪，发现儿童的STM可以预测其未来的语言理解能力。语言能力还会影响短时记忆，当儿童有足够的词汇量时，便可以利用其语言储备在STM测试中进行合理猜测[5]，这种“自上而下”的支持有利于提高STM。

在嘈杂环境中听障儿童的学习能力明显低于健听儿童，有可能是受到背景噪声的影响，短时记忆能力下降，影响概念的建立[6]。动物实验证实中心频率不断变化的宽带脉冲噪声显著削弱受试者的STM能力[7]。音乐训练有助于提高短时记忆能力，可通过舒缓音乐恢复记忆[6，8]。学者还探索了语音噪声和交通噪声对STM的影响，但结果缺乏一致性。上述研究大多集中于一种环境，缺乏不同环境的比较。为了更好地探索STM与聆听环境之间的关系，本实验使用生活中常见物品的图片作为刺激材料，比较不同环境下（安静、舒缓音乐、交通噪声、言语噪声）听障儿童的短时记忆容量，为听障儿童进行记忆训练、提高其记忆效果提供基础。

2 方法

2.1 被试

15名3～7 岁听障儿童，包括10名男性和5名女性，平均年龄4.67±1.06岁。被试均为双侧对称感音神经性听力损失，其中9名极重度听力损失儿童双侧植入人工耳蜗（CI），另6名双耳重度听力损失儿童双侧选配助听器(HA)，听力补偿和重建效果均在适合或最适范围，纳入标准：（1）年龄3～7岁；（2）在语训部进行听觉康复训练半年以上；（3）能理解日常的生活用语，熟知常见的动物、水果等，并能从图片中找出；（4）无视觉障碍，智力迟钝和/或发育障碍。

2.2 测试工具

测试场所选用一个安静的房间，背景噪音小于40 dB（A）。实验在4种环境中进行，包括安静、舒缓音乐、交通噪音和言语噪音。舒缓音乐为Kevin Kem的“in my life”钢琴曲,交通噪声和言语噪声均来自中国听力语言康复研究中心的背景噪声光盘。背景音乐由计算机播放，受试者坐在计算机屏幕正前约50厘米处，呈0°，使用声级计(B&K2250型精密噪声分析仪)在参考测试点(儿童头部位置)测量并调整声音强度，将交通噪音、言语噪声和舒缓音乐的声级水平设定为中等强度[56.4 dB（A）][9]，确保到达受试者耳朵的声音强度相等。受试儿童的助听器或人工耳蜗的降噪功能均关闭，其余设置保持不变。

测试材料是一系列生活中常见图片，如牛奶、苹果等，均居中呈现在计算机白色全屏幕背景上,每个图片大小一致，随机呈现。

2.3 测试程序

被试在4种不同环境下（安静环境、交通噪音、言语噪声和舒缓音乐）完成短时记忆测试。被试的任务是在一系列无关图片依次呈现后按照正确的顺序回忆。所有被试从长度为1的图片系列开始测试，每个长度3次尝试。如果3次尝试中有2次以上(包括2次)的正确回忆，图片系列数量自动加1后继续进行；如果3次尝试中出现连续2次错误，实验将自动终止。每张图片记1分，图片数量即为总得分，最后受试者通过的最大系列长度即短时记忆广度成绩。

2.4 统计方法

使用SPSS 24.0进行统计分析，结果不满足正态分布，采用中位数M [IQR]（四分位距）表示。以背景噪声作为分组，不同环境下的短时记忆比较采用非参数检验Friedman，比较不同环境中的结果。使用性别或听力补偿方式作为分组条件，各组之间的比较通过Mann-Whitney U进行检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

3 结果

听障儿童不同环境下的短时记忆容量存在显著差异（P＜0.05），说明4种环境的听障儿童短时记忆容量不同，见表1。进一步配对检验发现，言语噪声-安静环境和言语噪声-舒缓音乐存在显著差异（P＜0.05），说明言语噪声下的短时记忆容量明显小于舒缓音乐和安静环境。不同性别听障儿童在4种环境下的短时记忆容量无显著差异（P＞0.05）。不同听力补偿方式的听障儿童短时记忆容量也不存在显著差异（P＞0.05）。无论是何种性别或补偿方式，均为言语噪声下记忆结果最低。

表1 不同环境下听障儿童的短时记忆容量

4 讨论

短时记忆是一个容量有限的系统，提供暂时存储和处理复杂认知任务所需的信息，如语言理解、学习和推理。短时记忆的信息容量通常为7±2个组块[10]，而该实验结果远小于参考值，说明听障儿童存在短时记忆功能缺陷。Pisoni等[11]发现人工耳蜗植入儿童的数字记忆广度显著降低，与本研究结果相似。短时记忆通常是基于听觉特征，当进入记忆过程时，即使是视觉呈现的刺激材料也会经历视觉到声音的转换，其编码仍具有听觉或声音属性。由于听障儿童缺乏早期的听觉经验，其听觉编码能力受到损害，信息进行听觉转换的速度降低，可能造成短时记忆功能的缺陷。Watson[12]在人工耳蜗植入儿童中观察到事件诱发电位与工作记忆之间的关联似乎受到干扰也证实了上述观点。

其次，短时记忆和语音识别密切相关，听者在语音识别时常利用记忆容量提取并存储信息，以便与以后的输入集成。健听儿童能够以最小的工作记忆参与进行有效的词汇匹配，而听障儿童可能难以找到词汇匹配，更大程度上依赖记忆容量填补缺失的声音信息，故记忆容量较差的患者容易出现语音识别问题，易受到语音信号失真的影响，给信息提取和处理造成负担。由此可推断，听障儿童易受到噪声影响与其短时记忆能力缺陷可能存在内在联系。

舒缓和信息量低的音乐可能会引起中等程度的觉醒，这是一种大脑活动和谐有效的状态，有利于短时记忆[8]。该实验未发现舒缓音乐与安静环境之间存在显著差异，表明舒缓音乐无法提高记忆能力。实际在记忆测试中，受试者的动机和意志通常会很强，情绪紧张，大脑的觉醒水平也会相应提高。即使经过一段时间舒缓音乐的处理后，对方获得了合适的唤醒状态，该状态也难以保持，一旦有其他刺激，如关门，这种唤醒水平就会被破坏。除此之外，音乐对短时记忆的促进作用与个人音乐修养和声音敏感性有关，然而本实验受试者音乐素养一般，对音乐刺激本身也不敏感，难以通过舒缓音乐提高记忆力。

本研究结果表明，竞争性语音噪声下的STM明显低于安静环境和舒缓音乐，发生了不相关言语效应（irrelevant speech effect，ISE）。不相关言语效应(ISE)指即使事先告知被试不要留意无关的言语声音，该声音刺激仍对个体当下的视觉序列回忆成绩产生不可抗拒的干扰[13]。对ISE现象的解释通常基于是否注意不相关的声音及其声音的时间特性和存储任务的处理负载[14，15]。

心理学家通过双耳听觉和跟踪实验发现了“鸡尾酒会的现象”，记忆与注意力状态之间的关系引起人们的注意。言语噪声的存在不利于儿童注意力的集中和分布，导致部分任务编码记忆的忽略。其次噪音的时间特性对短时记忆有重要影响。儿童日常声学环境中的竞争声音具有不同的声学特征，从相对稳定的噪音(如通风系统发出的噪音)到具有波动时间和频谱特征的声音(如言语噪声)。通常正常儿童在9～10岁时稳定噪声下的语音识别能力可达到成人水平，而间歇性噪声下的语音识别需到13岁甚至更大时才能接近成人水平，毫无疑问间歇性噪音比连续噪音对信息提取过程更具破坏性。间歇性噪声模式造成注意力远离任务，导致执行认知任务时性能下降，损害编码新信息和/或执行响应的速度，受试者需要花费更多的精力和意志努力完成目标，随着记忆数目的增加，儿童情绪易受影响，阻碍任务的执行。

由此可见，言语噪声作为生活中常见的噪声，对短时记忆任务是一种巨大的挑战，会引起儿童分心，不适、压力和烦恼感增加，降低记忆容量，对儿童交流和学习产生负面影响。因此，如何在复杂的声学环境中有效地进行信息提取至关重要。首要任务应该改善聆听环境，降低甚至避免不相关噪声，尤其是言语噪声。针对儿童的环境噪声暴露，现有的指导方针建议在学校教室上课时环境噪声不应超过35 dB HL，以防语言清晰度和听觉信息受到干扰。但这是一个较低的噪音暴露水平，实际生活中较难达到，听障儿童往往需要更大的信噪比。因此在降噪的同时，应该提高听障儿童在言语噪声下的语音识别能力，一方面优化助听设备的降噪功能，提高信噪比，如使用FM系统，另一方面锻练听障儿童的聆听技巧，改善注意分配，提升记忆容量。

出乎意料的是交通噪声并未对STM产生显著影响。首先交通噪声不包含有意义的语音成分，频谱特征比较稳定，属于连续噪声，在记忆任务开始时可能会引起参与者的注意，但随着时间推移，受试者易出现适应现象，对交通噪声的注意程度降低。此外实验观察到施加交通噪声时，许多受试者出现明显的口头复述。总所周知复述有助于提高记忆效果，学者常使用语音复读策略来锻练听障患儿的STM，显然该研究的参与者通过意志努力消除了交通噪音的不良影响。据此，当声学环境的挑战较小时，听障儿童可通过提高主观能动性，利用复述等方法完成记忆和学习任务。

5 结论

背景噪声可能会影响听力障碍儿童的短时记忆，主要表现为言语噪声的抑制作用，而舒缓音乐和交通噪声没有显著影响。但由于该研究的样本量和背景噪声种类有限，且受到许多因素（如受试者状态）的影响，结果可能会受到限制，因此可以进一步扩大样本量和噪声种类来弥补该实验的不足。尽管如此，本实验对于研究背景噪声对听障儿童的短时记忆的影响及相应的康复训练仍具有启发性的价值。我们有理由假设长期暴露于竞争性言语噪声中不利于听障儿童的学习和记忆，故应尽可能选择相对安静的环境进行康复训练，同时提高听障儿童噪声下的言语识别能力。