季金鑫 楊小虎

目前用于新生兒及兒童聽力檢測的方法有很多,電生理檢測如聲導抗、耳聲發(fā)射、聽性腦干反應等不能全面反映聽覺系統(tǒng)的功能狀況;行為觀察測聽法包括新生兒搖籃床[1]、淺睡眠狀態(tài)下的行為觀察測聽[2]、視覺強化測聽法、游戲測聽[3]等易受操作人員水平的影響?？傮w而言,當前針對兒童聽力檢測方法普遍存在一些問題:一是無法滿足雙盲檢測的需求,測聽結(jié)果判斷容易受到檢測人員操作水平及主觀判斷的影響[4];二是當前聽力檢測不夠精準,部分測試方法結(jié)果存在一定的誤差[5];三是偽聾人群檢測步驟復雜,需要結(jié)合多種主客觀聽力檢測。

針對這些問題,近年來,研究者不斷嘗試將新技術用于兒童聽力檢測。隨著眼動技術的不斷發(fā)展,眼動儀價格成本大幅降低,便攜性和舒適度也逐漸提高,主要針對特殊人群的眼動設備也不斷問世[6],眼動儀設備有助于解決聽力測試中的上述問題。相關研究嘗試將眼動儀用于兒童聽力檢測,主要利用眼動軌跡和瞳孔直徑兩個指標。本文對眼動儀用于兒童聽力檢測的研究進行綜述,以加深對此方面的了解。

1 眼動軌跡追蹤測聽法用于兒童早期聽力檢測

1.1眼動軌跡追蹤用于聽力檢測的原理 眼動軌跡追蹤測聽法的基本原理與視覺強化測聽法的基本原理一致,都是利用兒童能夠根據(jù)聲音的有無建立條件反射看向不同位置的特性進行聽力檢測[7];不同點在于視覺強化測聽法以兒童轉(zhuǎn)頭作為視線轉(zhuǎn)變的指標,而眼動軌跡追蹤法以兒童眼動軌跡變化作為視線轉(zhuǎn)變的指標。眼動軌跡指隨著人類觀察的區(qū)域不同瞳孔持續(xù)運動的軌跡過程。眼動軌跡追蹤需要通過儀器定位瞳孔位置,經(jīng)過圖像處理算法,計算出眼睛注視點的移動過程[8]。目前眼動技術不僅可以測量成人眼動軌跡,也可以成功記錄嬰兒在游戲或測試中的眼動軌跡變化[9]。

1.2眼動軌跡追蹤測聽法的基本步驟及相關實驗 該方法基本的測試步驟為兒童在非接觸式屏幕眼動儀前(圖1),在有聲刺激時,屏幕前先出現(xiàn)注視點,再出現(xiàn)趣味的動畫圖像,無聲刺激時只出現(xiàn)注視點。在訓練階段,逐步訓練兒童在有聲刺激時注視指定區(qū)域的動畫圖像,建立條件反射形成特定的眼動軌跡。兒童在訓練階段正確率通過后開始測試。在測試階段,兒童如果聽見聲音刺激,動畫圖像暫時不出現(xiàn)時,仍能保持特定的眼動軌跡;如果兒童無法聽到聲音刺激,則不會形成該眼動軌跡。用該方法最終測得的聽閾圖個體間無顯著差異,且與成人純音測聽的聽力閾值基本一致。但該研究采用的方法對注視時間有明確要求,兒童需要在聲音出現(xiàn)的1 500 ms內(nèi)注視指定的動畫區(qū)域300 ms以上,如果注視時間不足或者未在規(guī)定時間內(nèi)注視則記為“錯過注視”,如果注視了錯誤的區(qū)域記為“錯誤注視”。

圖1 兒童在非接觸式屏幕眼動儀前[6]

Schwarz等(2014)對該方法進行改進,采取被試佩戴耳機的方式,將兩個動畫分別呈現(xiàn)在屏幕兩側(cè),與左右聲道聲音分別建立聯(lián)系,結(jié)果,由于兒童年齡過小(平均年齡為6.5個月)、訓練次數(shù)不足、眼動校準困難等原因,導致12名被試中只有2名完成了實驗的測聽過程,未能形成聽閾圖。Sullivan等[10]在Schwarz等的方法基礎上,更換測聽動畫,增加訓練次數(shù),對平均年齡為8歲的典型發(fā)展兒童和高功能自閉癥兒童分別進行測聽,結(jié)果參加實驗的所有兒童都能完成測試,為高功能自閉癥兒童的測聽提供了新方法。

1.3眼動軌跡追蹤測聽法適用人群 雖然目前有研究以6月齡兒童為被試,但是其總體失敗率較高。以往研究也表明,7～8月齡以上的兒童將視覺聽覺刺激相聯(lián)系并預測移動物體出現(xiàn)的能力較好[11],該測聽方法理論上適用于7～8月齡以上的兒童。

1.4眼動軌跡追蹤測聽法的優(yōu)勢 眼動軌跡追蹤測聽法能夠解決行為測聽存在的部分問題:一般而言,眼動軌跡追蹤測聽法較游戲測聽和視覺強化測聽法的測試時間短,兒童不易產(chǎn)生疲倦反應;其次,在測試過程中不需要測聽人員干預,能夠減少由于操作導致的誤差;此外,采取眼睛注視或凝視點的變化作為指標,能夠記錄兒童在線加工和收集信息的全部過程,判定指標更為精確。

1.5眼動軌跡追蹤測聽法存在的問題 該測聽方法實行時仍然面臨部分問題:首先,在練習階段要求測試人員對兒童進行適當引導,讓兒童在訓練階段將聲音與圖像建立聯(lián)系,因此對測試人員的技術仍有一定要求;其次,為了保障兒童的舒適度,目前大部分研究采用非接觸屏幕式眼動儀,不需要兒童佩戴眼動測量外部儀器,但是在測試前仍需要兒童配合進行校準,以往針對兒童的眼動實驗表明,在眼動校準階段可能會有較大的失敗率。

2 瞳孔直徑指標用于聽力檢測

2.1瞳孔直徑用于聽力檢測的原理 瞳孔是眼動追蹤技術中的重要指標之一,現(xiàn)有研究表明,人們在聽到聲音之后,不僅有扭頭、轉(zhuǎn)動瞳孔位置、使自己的耳朵更接近聲音源等“顯性反應(overt response)”,還有心跳加快、瞳孔直徑擴大等“隱形反應(covert response)”[12]。近年來,研究者對豚鼠(哺乳綱,豚鼠科)和倉鸮(鳥綱,草鸮科)進行實驗,讓動物適應特定強度和頻率的聲音刺激之后,變換刺激,用瞳孔儀測量動物瞳孔直徑在聲音刺激變換時有無增大。如果瞳孔直徑增大則說明該動物能夠聽到后面的聲音刺激,并且能區(qū)分不同于前面的聲音刺激,實驗結(jié)果證明瞳孔直徑指標可用于檢測動物的聽力和頻率辨別能力[13,14]。

2.2瞳孔直徑指標測聽法的基本步驟及相關實驗 以瞳孔直徑指標測聽的實驗近年來逐步開始,在實驗中通常用眼動儀分別測量被試在安靜及有聲音刺激狀態(tài)下的瞳孔大小,然后統(tǒng)計被試在不同聲音刺激條件下的瞳孔直徑變化。此類研究首先以成年人為被試。Liao等[15]發(fā)現(xiàn)成年被試在不同強度的聲音刺激下,瞳孔直徑會相應規(guī)律地變化。

Bala等[16]將傳統(tǒng)以按鍵為基礎的純音測聽法與瞳孔測量法進行比較,實驗以不同強度的1 000、2 000、4 000、8 000 Hz的純音作為刺激聲,從刺激播放的前一秒開始測量瞳孔變化,至播放后兩秒結(jié)束。為排除按鍵對被試瞳孔直徑變化的影響,被試需要等待瞳孔測量完成兩秒后,再用按鍵與否表示自己是否聽到聲音。結(jié)果表明當被試聽到聲音刺激時,瞳孔直徑都在250 ms內(nèi)增大。該實驗結(jié)果說明,瞳孔直徑這一生理指標很可能能夠作為檢測人類聽力的指標(圖2)。

圖2 瞳孔直徑指標測聽示意圖[17]

Rudling等[17]以言語聲和非言語聲為刺激材料,對比高自閉癥風險和低風險10月齡兒童受到聲音刺激后的瞳孔變化,結(jié)果證明所有組別兒童在受到各類型聲音刺激時相比安靜環(huán)境下都出現(xiàn)瞳孔擴大,并且高自閉癥風險兒童受到非言語聲音刺激時瞳孔直徑擴大更為明顯。該研究說明兒童能夠?qū)β曇舸碳ぎa(chǎn)生規(guī)律性的瞳孔反應。

2.3瞳孔直徑指標測聽法適用人群 目前已有相關研究證明該方法適用于10月齡幼兒以及成年人。此外,以往其他不以聽力檢測為目的的研究表明,6月齡兒童可以根據(jù)聲音及圖像做出有規(guī)律的瞳孔反應[18],所以理論上該方法可以適用于6月齡以上兒童,但是仍需后續(xù)研究驗證。

2.4瞳孔直徑指標測聽法的優(yōu)勢 由聽音引起的瞳孔變化被試很難主觀控制,該方法能夠利用聽音的被動反應體現(xiàn)整個聽覺系統(tǒng)的功能,因此通過該方法能夠相對快速有效地檢測出偽聾者。此外,瞳孔直徑變化不需要被試接受相應訓練,因此不易受測試人員的經(jīng)驗影響。

2.5瞳孔直徑指標測聽法存在的問題 該測聽方法面臨的一個難題是需要排除各種干擾因素對測聽結(jié)果產(chǎn)生的影響。聽力正常人聽到聲音后瞳孔直徑會擴大,但瞳孔直徑擴大不一定是由聽音引起的,其可能原因有多種,比如光線變化、認知加工難度增加[19]、情緒變化[20]等多種因素,并且目前部分因素對瞳孔的具體影響仍不明確[21]。相較于成人,兒童的心理生理狀態(tài)在短時間內(nèi)更容易有較大變化,準確率可能因此受影響。同時,相關研究還表明由聽音引起瞳孔直徑變化存在個體差異[22,23],設立統(tǒng)一的臨床指標有一定難度。此外,同眼動軌跡追蹤測聽法一樣,瞳孔直徑的測量也大多采用非接觸屏幕式眼動儀,但是注視位置對瞳孔直徑的測量結(jié)果有一定影響[24],因此在測試時注視點位置需要保持相對固定,要求兒童保持頭部位置相對穩(wěn)定,因此仍然需要兒童有一定的配合度。

3 總結(jié)與展望

總之,眼動軌跡和瞳孔直徑指標都可利用眼動儀用于兒童聽力檢測。眼動軌跡追蹤法相對以往行為測聽法測試時間較短、兒童注意力在短時間內(nèi)更容易集中,并且在一定程度上減少了測聽人員本身的影響。瞳孔直徑指標測聽法利用聽覺的被動反應,能夠體現(xiàn)整個聽覺系統(tǒng)的功能,受人為因素影響更小。

目前這兩種利用眼動儀檢測聽力的方法仍處于實驗階段。國外目前運用眼動軌跡追蹤測聽法針對兒童的實驗研究成功率有差異,而國內(nèi)將眼動運用于聽力檢測的相關實驗很難見到?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明該方法可能還存在一定不足,但是對于如何改進該方法、提高其有效性尚沒有系統(tǒng)性的討論及研究。當前以瞳孔直徑為觀察指標的測聽方法需要有更多的實驗手段檢測該方法的有效性。目前尚無臨床研究測試這兩種方法的成功率,對于眼動儀是否能夠大規(guī)模用于兒童聽力檢測仍有待探索。

未來的研究需要基于眼動儀用于聽力檢測的方法本身的優(yōu)勢和不足,進一步探索有效的任務范式和相關指標。首先,目前國內(nèi)針對各類人群特點的聽力檢測研究仍未受到足夠關注。下一步的實驗首先需要增加被試的數(shù)量以及類型。自閉癥、唐氏綜合癥兒童智力發(fā)育通常較典型發(fā)展兒童遲緩,心理生理狀態(tài)更不穩(wěn)定,測試時配合度較差,用傳統(tǒng)測聽方法能夠得到準確聽力閾值的時間較晚[25],而這類兒童如有聽力障礙未早期檢出,會進一步影響其各項智力的發(fā)展。眼動軌跡追蹤法和瞳孔直徑指標測聽法對被試配合程度要求相對較低,有可能解決此類兒童的聽力測試問題。

另外,有必要對眼動軌跡追蹤法、瞳孔直徑指標測聽法的刺激材料進行探索。目前測聽聲音主要以純音為主,可能不利于吸引兒童的注意力。同時,相關實驗范式也需要摸索。眼動軌跡追蹤法需要探索合理的訓練步驟、調(diào)整圖像刺激的運動軌跡以提高被試測試準確度。瞳孔直徑指標的測聽步驟設計要注意合理設計任務量,盡量減少聽音之外的干擾。

此外,目前專門針對兒童設計的眼動設備較少,而且以國外機構研發(fā)為主。不同年齡人群的瞳孔特征有較大差別[26,27],因此適用于各年齡階段的眼動儀可能會導致兒童實驗出現(xiàn)眼部校準困難、測量有一定偏差等問題,企業(yè)可以與高校等科研機構合作,研發(fā)更適合兒童聽力檢測的眼動測量儀器,探究出更多有效的評估范式。