从认知角度看耳鸣与听配能的关系.pdf

听配能走进临床Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitationdoi:10.3969/j.issn.1672-4933.2024.02.004中国听力语言康复科学杂志2024年（第22卷）第2期从认知角度看耳鸣与听配能的关系The Relationship between Tinnitus and Listening Effort Mediated by Cognitive Function姜贇1 刘月红1 张敏2#韩朝1#JIANG Yun，LIU Yue-hong，ZHANG Min，HAN Zhao【摘要】耳鸣与听配能之间的关系受到越来越多的关注。目前相关研究大多为实证研究，采用各种听配能的测量方法结合耳鸣评估方法探索耳鸣对听配能的影响，对两者之间关系的理论思考报道不多。本综述旨在通过对耳鸣和听配能主流神经认知和行为机制的解读，从认知的角度提炼和概括两者间联系的关键纽带，并提出可检验的以认知为中介的耳鸣-听配能关系理论构架。【关键词】耳鸣；听配能；认知【中图分类号】R764.5 【文献标识码】A 【文章编号】1672-4933（2024）02-0126-06【Abstract】The relationship between tinnitus and listening effort has received increasing attention.So far,the majority of related research is empirical,using various measurement methods of listening effort combined with evaluation methods of tinnitus to explore the impact of tinnitus on listening effort in the clinical tinnitus population.There are not many theoretical insights focusing on the relationship between the two topics.This review aims to extract and summarize the potential links between tinnitus and listening effort from a cognitive function perspective,and to propose a verifiable theoretical framework for the tinnitus-listening effort relationship mediated by cognition.【Key words】Tinnitus;Listening effort;Cognition1 耳鸣和听配能的概念耳鸣（tinnitus）是在没有外源性声或电刺激情况下的一种声感1；耳鸣一词源于拉丁词 tinnere，原意为耳部响铃样声音，指患者耳内或颅内有声音的主观感觉，但外界并无相应的声源或电刺激存在2。耳鸣的发生是一个复杂的过程，中枢神经系统与耳鸣的发生发展之间存在密切关联。耳鸣的严重程度与多种因素相关3，除听觉皮层外，前额叶、边缘系统等认知和情绪相关脑区可塑性变化可能参与了耳鸣的产生、维持和进展4。耳鸣的严重程度与多种因素相关，其中听力下降是最主要的影响因素5，6，还与心理困扰、焦虑、抑郁等精神症状的严重程度有关79，睡眠质量也是影响耳鸣程度的关键因素。耳鸣患者的睡眠质量与耳鸣严重程度呈显著正相关，睡眠质量越差，耳鸣越严重10。注意力是促进耳鸣发展和/或调节的因素11。理解言语所必需的精力和能力称为听配能，具体指在完成听觉任务以达到语言理解的过程中，由听者主观支配使用的各种形式的资源，包括躯体行为资源、认知资源和情绪资源12。换言之，听配能指聆听者从自身有限的大脑资源中分配给听觉任务的分精力和能量13，可理解为在具有挑战性的条件下执行听力任务时，用于克服困难的认知资源14。听配能受到多种因素影响，如听力障碍、背景噪音、不熟悉的语言或口音、认知功能和情绪等15，16。这些因素可分为两类：第一类与任务本身的难度有关（客体），第二类与个体本身的认知和情绪功能有关（主体），包括动机、感受、可听性、注意力和工作记忆等17。主体因素中常见的听力下降会使言语声信号丢失，听力负担加重，长期未受到清晰言语的刺激，导致对言语的记忆和识别困难。为了克服困难，听者须投入更多的听配能听懂每个口语单词和句子的意思15。由此看来，虽然耳鸣是对主观声音幻象的感知和感受，而听配能是对客观声音的自适应性反应，两者却有着共同的重要影响因素听力和认知。听力的影响较外显和易懂，它既能加重耳鸣又可能引起听配能的增加；认基金项目：上海市临床重点专科建设项目（shslczdzk02801）作者单位：1 复旦大学附属华东医院耳鼻咽喉科 上海 2000402 复旦大学附属华东医院上海市老年医学临床重点实验室 上海 200040作者简介：姜贇 硕士 住院医师；研究方向：耳鸣与听配能通讯作者：韩朝，E-mail：；张敏，E-mail：miz18pitt.edu#为共同通讯作者126Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation听配能走进临床中国听力语言康复科学杂志总第123期知的影响则内隐和复杂。本文梳理了认知功能在联接耳鸣和听配能中所扮演的角色。2 与耳鸣和听配能相关的认知理论模型2.1 耳鸣与认知当前，关于耳鸣与认知的代表性理论模型主要有假定模型18、负荷理论模型19、耳鸣注意力归一化模型20及三重网络模型21。Mohamad等18对既往耳鸣相关的认知行为学实证研究进行筛选和系统性分析，提出了耳鸣对认知功能影响的假设模型（putative model）。该模型重点描述了耳鸣严重程度可直接对工作记忆和注意力发挥潜在影响，具体包括工作记忆能力，即在有限的认知系统中短暂保持和操作信息的能力、持续性注意力，即在一段时间里，如十秒几十分钟，个体对任务刺激保持高度集中且不被其他刺激干扰影响的能力、警觉性注意力，即对不可预测的外来刺激的潜在敏感性相关注意力、选择性注意力，即将注意力凝聚于某个重要目标，而忽略其他不相干讯息的能力和执行注意力，即对个体意识和行为进行监督和控制，以维持注意力完成既定目标的能力22。该模型中，耳鸣严重程度受听力下降和心理困扰影响，而耳鸣严重程度、听力下降、心理困扰和先天智力水平可以独立影响工作记忆能力。尽管耳鸣对上述每项认知功能影响的实验证据不尽一致，且笔者未从理论机制的角度分析不一致结果产生的原因，但其罗列出检验每项耳鸣与认知关系常规采用的实验方法，并提出了最小化测试偏见的策略，有助于研究者后续提供循证等级更高的耳鸣与认知行为学实验证据。Khan等19通过负荷理论解释了耳鸣与认知间的关系，其将处理各种刺激的神经资源能力分为感知负荷及认知负荷，感知负荷与大脑处理感觉信息的能力相关，认知负荷则与处理更高级活动的能力相关，如工作记忆、决策、执行等。耳鸣感知脑区主要包括听觉皮层（由颞横回和外侧膝状核组成）和视觉处理区域（如梭状回、枕上回和外侧枕皮层）。神经影像学研究证据表明，与对照组相比，耳鸣患者听觉处理区域的代谢活动增加，在静息状态下中枢听觉通路的神经活动增加，提示在静息状态下，耳鸣受试者的感知负荷增加。耳鸣相关认知脑区主要包括额叶和前额叶皮质（如中央前回、眶额皮质和额叶中回），后顶叶皮质（包括楔前叶）和情感效价处理区域（如前扣带回）。当听到声音时，耳鸣受试者的腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex，vmPFC）的活动增加，且在耳鸣特异性情绪Stroop测试范式中，与低痛苦耳鸣患者相比，高痛苦耳鸣患者眶额皮质的激活增加，且耳鸣痛苦与眶额皮质的活动呈正相关，提示耳鸣患者的认知资源负荷过载，且认知资源的负载程度与耳鸣的痛苦有关。该理论认为，耳鸣患者对耳鸣声音的持续感知会占用一部分感知资源及认知资源，从而引起感知负荷及认知负荷增加。耳鸣的存在引起感知负荷过载，使得对目标任务的感知能力下降；认知负荷过载，则引起患者对工作记忆任务、选择性注意等任务的表现变差。耳鸣越严重，患者在认知任务中的表现越差。此外，感知负荷过载也会影响认知资源的调动，在耳鸣存在时，听者对目标任务的感知减少，需要调动更多认知资源，保持对当前目标的注意力，从而引起认知负荷增加。曾凡钢等20通过研究慢性耳鸣患者在时间、频谱、强度、掩蔽和言语感知等36个任务中的表现，发现32个任务没有受耳鸣干扰。其提出耳鸣归一化模型，即人的听觉和认知系统对耳鸣和外界声音的感知是通过两个独立的通路：一是自下而上的外部声音感知通路，另一个是自上而下的耳鸣感知通路。耳鸣声本身并不会干扰对外界声的感知，只有当注意力投向耳鸣时，才会干扰对外界声音的接收和处理。因此，该理论模型认为，人们对耳鸣和外界声感知的孰多孰少，不是取决于外周听觉功能（如耳蜗，听神经功能），而是通过更高层面的中枢认知功能（尤其是注意力）来调节。当听者对外界刺激的注意力增加时，对耳鸣的感知就会下降；随着外界声音的响度变大，对外界声音的注意力也随之增多，同时对耳鸣的注意力会相应减少。该模型还提出一个基于注意力分配的耳鸣和外界声感知计算公式，有待实验检验。De Ridder等21提出了三重网络模型描述耳鸣与认知、情绪和自主反应3方面的联系。三重网络模型包括突显 神 经 网 络（salience network）、默 认 模 式 神 经 网 络（default mode network）以及中央执行神经网络（central executive network）。突显网络包含前岛叶及前扣带皮层，主要与耳鸣引起的痛苦、焦虑等情绪有关；默认神经模式网络包括内侧前额叶皮层、后扣带皮层及楔前叶，在默认神经模式网络的参与下，耳鸣逐渐变成自我感知的内在组成部分，由急性耳鸣发展为慢性耳鸣；以目标为导向的中央执行神经网络包括后扣带皮层及下顶叶，对于维持和处理工作记忆、解决问题及决策至关重要。因此，当耳鸣变成自我感知的内在组成部分，则会干扰中央执行网络，从而导致认知功能障碍。2.2 认知与听配能关于听配能与认知的代表性理论模型主要有单一资源模型23，24及其拓展模型25和语言理解易度模型（ease of language understanding model，ELU）26，它们分别从注意力以及工作记忆两个认知系统阐述认知与听配能的127听配能走进临床Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation中国听力语言康复科学杂志2024年（第22卷）第2期关系。单一资源模型是关于注意力（attention）和配能（effort）的经典心理学模型，该理论基于以下4个假设：当人类处理某一任务时，可能施加的注意力容量（或配能）是有限的；任何时刻施加的注意力容量（或配能）主要取决于当前任务的需求；注意力容量（或努力）可拆分并调控，其可被分配以促进所选任务单元（如听、读）的处理，而分配原则反映了个体内在持久的倾向和当下的意图；生理反应指标（如眼睛瞳孔扩张或电反应）可反映瞬时注意力容量（或配能）。根据该模型，成功完成一项任务需要3个要素：一是足够的总注意力容量（或配能）；二是足够的瞬时注意力容量（或配能）供应；三是恰当的分配策略。这一理论预测了个体在单任务和多任务下的表现。在单任务条件下，配能随着任务负载（或难度）的增加而增加，直至配能达到峰值，随后配能随任务负载的进一步增加而减少，产生一个倒U形曲线。在多任务条件下，特别是当同时执行两个任务（主要任务和次要任务）时，在一定程度上配能随着任务总负载的增加而增加，且在主要任务上耗费的配能决定了同时完成次要任务的能力。主要任务配能越多，次要任务所能用的配能就越少。Pichora-Fuller等25根据对Kahneman的单一资源模型的解读，细化了该模型。其在原模型的基础上，罗列了影响唤醒程度的具体因素（声源、传播、声音内容、场景因素），增加了驱动有意注意和任务所需资源评估的因素（动机、疲劳、唤醒度），以及注意力分配结果对应的生理学和行为学反应。语言理解易度模型（ELU）实际上并不是直接解释语言理解或听配能（listening effort）的理论模型，而是描述句子和语篇层面完成多模态语言输入信息处理的难易程度27。该模型适用于通过各感觉通道（听觉、视觉等）输入失真语言信息的情况（如听觉障碍和外部噪声）。学者使用该模型假定语言理解易度与听配能互为倒数。该模型有5个基本假设：不同感官传递的言语相关信息在情景记忆缓冲器28发生快速结合。这个过程被称为快速自动多模态音韵结合（rapid automatic multimodal binding of phonology，RAMBPHO）26。以音节为单位的语言音韵映像储存在长期记忆中。语音映像的精确度和长期记忆存取速度限制了感知解码及词汇和语义的存取效率29。由RAMBPHO 提取的单或多模态信息通过匹配机制与长期记忆中相应的语音映像进行对比。由于内隐认知功能的限制，如输入信号解码能力和长期记忆访问速度，失配机制中有一个阈值决定了显式处理的开始。显式处 理 的 难 易 程 度 取 决 于 个 体 的 工 作 记 忆（working memory，WM）能力。个体的工作记忆能力越高（即处理速度越快和存储量越大），在语言理解中，推理（即推断丢失的信息）和消除歧义（即修复误解）越容易。基于以上5个假设，当语言信号传入大脑时，RAMBPHO作为情景缓冲器，快速自动集成了单或多模态的语音信息流，然后与存储在长期记忆中的语音映像进行比较。如果输入的语言信号清晰明确，便不会出现失匹配现象；相反，当输入语言信号不清晰时（如背景噪声干扰、很强的口音助听器或人工耳蜗导致的语音失真），感知的失真语言信号就会和长期记忆中的语音映像不匹配，此时语言理解过程由快速自动的内隐加工（潜意识对听到的东西进行加工）变成相对较慢并耗费能量的外显加工（可以知晓、有意识的信息加工方式）。失匹配程度越高，显式过程权重越大，语言理解越困难，所需听配能投入就越多。3 耳鸣-认知-听配能的实证研究3.1 耳鸣与认知评估耳鸣患者认知功能的常用方法是使用需要选择性注意力和访问工作记忆的任务。耳鸣患者在反应时间任务和语言流利性任务相结合时表现更差30。研究者使用4个不同的双重任务和1个即时和延迟单词回忆任务。结果表明，与正常对照组相比，耳鸣患者的反应时间较慢，对单词和空间位置的回忆较差。其认为这是由于耳鸣患者难以抑制对耳鸣信号的关注。Cuny等31的研究报道也支持该结论，其让单侧耳鸣受试者完成简单的双耳声音辨别测试，结果发现单侧耳鸣患者对目标信号的注意力降低，表明听觉注意力自动指向耳鸣耳侧。斯特鲁普（stroop）任务是评估选择性注意和注意抑制的经典任务，研究者通过各种拓展形式的stroop任务发现，与正常对照组相比，耳鸣患者的选择性注意力受损32，在苛刻条件下的反应较慢，且这些差异并不归因于焦虑、抑郁或高频平均听力水平33。Rossiter等34通过让受试者完成听觉-言语工作记忆和系列视觉分神任务发现，耳鸣对无意识的自动过程任务没有影响，只是扰乱了受控的、有意识的认知过程。Heeren等35尝试通过注意力网络任务（attention network test，ANT），阐明3个注意力网络（即转换、选择和执行）中哪个在耳鸣组和对照组之间表现出差异。结果显示，耳鸣患者并没有表现出普遍的注意力缺陷，而是表现出自上而下的注意力执行控制的特定缺陷。除了注意力，耳鸣还会损害认知处理速度。耳鸣患者在认知效率方面的表现似乎比健康对照组差36，因此有研究建议使用大脑速度测试（brain speed test，BST）将认知速度作为耳鸣的客观衡量标准36。3.2 听配能与认知Harvey等37通过双任务范式研究认知功能与听配能128Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation听配能走进临床中国听力语言康复科学杂志总第123期间的关系，探究是否可以在双任务情况下，利用认知功能预测不同年龄成年人的听配能。噪音水平被设置为80%准确率的情况下，在老年组中，任务复杂性对参与者的听觉及视觉准确性和处理速度均有影响，听觉和视觉准确性随任务复杂性的增加而降低且处理速度减慢，表明任务难度的增加会引起认知负荷过载。这些发现表明，老年人使用更多的认知资源进行言语识别。在执行双重任务时，老年人比年轻人消耗更多的听配能，且听配能会随任务复杂性的增加而增加。Lemke等16将听配能分为感知配能及处理配能，感知配能是听者主观评价一项听力任务的困难程度，处理配能（或负荷）是指听者分配认知资源到听觉任务的总体水平或速度。认知资源的分配取决于听者在不利条件下进行听力和口语理解的处理能力，有限的认知资源会根据听者所追求的任务需求进行灵活分配。特定的认知能力和灵活分配认知资源的能力易受不同年龄相关变化和神经认知重组的影响。Rudner等38则提出将认知储备能力作为听配能的指标，其利用3种不同方法测量认知储备能力：句末单词识别和回忆（sentence-final word identification and recall，SWIR）测试、认知储备能力测试（cognitive spare capacity test，CSCT）、听觉推理跨度测试（auditory inference span test，AIST），发现即使保留语音清晰度，噪音也会降低认知储备能力。SWIR结果表明，助听器信号处理可增加认知储备容量；CSCT和AIST结果表明，增加负荷会降低认知储备容量。认为倾听之所以变得费力是由于内部因素（如认知负荷增加）以及外部因素（如噪音、混合音、非母语等）共同作用引起，内部及外部因素会引起认知储备能力降低或对语言信息的认知处理能力降低，从而导致倾听更费力，听配能增加。3.3 耳鸣与听配能Eser S等17通过脑电图（EEG）发现，听力在正常范围内的条件下，耳鸣患者在听觉刺激缓解期脑电图波段振幅相对于基线的增加幅度比对照组低，提示相比于对照组，耳鸣组消耗的听配能相对较高；任务难度最大时脑电图波段振幅最小，提示所用听配能最多。但当听力任务达到一定难度时，脑电图波段振幅反而增大是由于患者对听觉任务产生疲劳从而增加大脑的一般神经抑制机制，使得脑电图波段的振幅增大。该实验过程中各组言语识别率均控制在80%，说明在执行相同的听力任务时，耳鸣患者由于受到耳鸣的影响，分散了注意力，使得其无法完全集中注意力完成听觉任务，大脑要分配更多的认知资源完成听力任务，从而引起听配能增加。另一项研究使用双任务范式评估受试者的听配能。当受试者听阈相近时，在初级任务（即言语识别任务）准确率相近的情况下，耳鸣组患者的次级任务（视觉记忆任务）变现更差，提示其消耗的听配能更高。由于耳鸣患者的一部分认知能力被耳鸣占用，因此当个体需要将注意力分派给两个任务时，其可能没有足够的认知储备完成次级记忆任务，从而使听力任务更加困难和费力，听配能增加39。Huang等15同样通过双任务范式测量听配能发现，在均伴有突发感音神经性听力下降的条件下，急性耳鸣患者经过3个月治疗耳鸣好转，噪音组及安静组的听配能均有降低，提示耳鸣越严重听配能越高，且经过3个月治疗后患者言语识别阈（speech recognition threshold，SRT）及纯音听阈（pure-tone audiometry，PTA）也有显著提升；在噪音条件下，患者的任务反应时间较安静状态下长，提示噪音环境下患者听配能增高。作者猜测当受试者的语音信号受到噪声影响时，听者需要花费更多精力满足理解语音的认知需求，从而导致消耗更多的听配能。Shetty等40利用双任务范式测量听配能时，在伴有相同听力损失的条件下，耳鸣患者的言语识别及回忆任务均比对照组差（回忆任务表现指代听配能），且在两个不同的听力条件下（0、4 SNR），信噪比越低，测试者的言语识别任务及回忆分数均越低。结果提示，耳鸣组患者在执行听力任务时，由于要消耗额外的认知资源去忽略耳鸣的存在，因而投入的听配能比对照组多。噪音环境下时，听配能投入会进一步增加。上述实证研究结果初步印证了前述理论模型对于由认知功能介导的耳鸣-听配能关系的预测，即耳鸣占据了听者的部分注意力，使得听者的感知及认知资源负荷增大，从而导致其言语理解相关的工作记忆能力以及选择性注意力（认知能力）变差，耳鸣患者消耗的听配能比无耳鸣组多。4 耳鸣与听配能关系理论初步框架慢性耳鸣可导致生活质量降低，加重耳鸣相关残疾，特别是认知障碍21。耳鸣患者在注意力和记忆力等认知功能方面存在困难，认知功能的改变反过来又会在耳鸣的产生和持续中发挥重要作用11。认知功能的下降尤其是选择性注意力及工作记忆力变差会引起听者动用更多的资源达到理解语言的目的，从而引起听配能的增加。因此，在耳鸣患者中，引起听配能增加必定有一部分是由认知功能介导。从前述理论和实证研究可以看出，认知功能在耳鸣和听配能的关系中扮演了重要角色。笔者提出一个耳鸣和听配能的理论框架（图1）描述由认知介导的耳鸣和听配能的相互作用。耳鸣一方面可能通过伴随听力下降而减少听觉通路（尤其是听觉皮层和负责多感官感知的枕129听配能走进临床Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation中国听力语言康复科学杂志2024年（第22卷）第2期叶皮质）的目标信号输入，导致声音可听度和清晰度降低，听觉任务负荷/难度增加，继而影响听配能；另一方面，慢性耳鸣剥夺了一部分注意力，改变大脑认知区域（包括腹外侧前额叶皮质、扣带回、眶额皮质、楔前叶等）的静息态活动度和功能，致使能用于听取外界目标声信号的剩余注意力和记忆力等有限认知资源减少，因此在涉及选择性注意、记忆、决策、执行和多任务的认知任务中显得能力有限，力不从心，从而影响听配能的投入能力。虽然既往研究中对耳鸣所导致的后果关注较多，听配能也大多是作为聆听行为的结果研究，但并不能排除听配能对耳鸣的潜在反向作用（图1中虚线）。听配能是一个受个体意识主动支配的资源，用策略性的方式主动改变听配能的分布可能会对耳鸣的感知及其对生活各方面的功能表现产生影响。笔者猜测，能够直接影响策略性认知资源分配的方法，如认知行为疗法或可成为检验这一效应路径的手段之一。参考文献1余力生,王洪田.耳鸣概述J.听力学及言语疾病杂志,2004,12(06):368-370.2孔维佳,王洪田,余力生等.耳鸣的诊断与治疗(一)J.临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,2010,24(01):35-40.3张红,李欣.中枢神经系统活动异常在耳鸣发生中的作用与机制J.山东大学耳鼻喉眼学报,2023,37(04):24-29,37.4陈倬诣,郑亿庆,杨海弟.慢性主观性耳鸣分类、发生发展机制及治疗新进展J.山东大学耳鼻喉眼学报,2023,37(04):1-12.5Baguley D,McFerran D,Hall D.TinnitusJ.Lancet,2013,382(9904):1600-1607.6Axelsson A,Ringdahl A.Tinnitus-a study of its prevalence and characteristicsJ.British journal of audiology,1989,23(1):53-62.7Zger S,Svedlund J,Holgers KM.Relationship between tinnitus severity and psychiatric disorders J.Psychosomatics,2006,47(4):282-288.8Crocetti A,Forti 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