[听觉的掩蔽效应及其应用] 听觉掩蔽效应

　　摘要：听觉掩蔽现象是指一种声音对听觉系统感受另一种声音的影响，其在自然界中普遍存在。听觉掩蔽现象不仅在人和动物对声音的感知和定位中起着重要的作用，其也越来越多地被应用于实际生活和临床治疗。
　　关键词：掩蔽效应；应用
　　中图分类号：TN912.3 文献标识码：A
　　
　　人和动物都生活在充满声音的环境里，人类依靠声音进行交流，很多动物则靠声音进行通讯，寻找食物和配偶乃至感知外界环境。有些有生物学意义的声音在自然界中并非孤立存在，它们之间相互作用相互影响会形成听觉的掩蔽现象。在听觉研究中，掩蔽是指一种声音对听觉系统感受另一种声音的影响。早期听觉心理物理学测试显示，当从不同位置呈现的两个声信号间隔时间足够短时，受试者将两个声信号辨知为一个融合声，且只能确认前导声的位置，即第一个声音（掩蔽声）对滞后声（探测声）存在前掩蔽效应；同时滞后声对前导声的感知也存在着一定程度的后掩蔽效应。一般而言，掩蔽作用会削弱听觉系统对声音的辨别和感知，引起对探测声的反应下降，感受阈值升高，对探测声探测能力降低；而在有些情况下掩蔽声也可易化神经元对探测声的反应使其兴奋性增加。
　　自然界中存在的听觉掩蔽现象非常普遍，其在人和动物对声音的感知和定位中起着非常重要的作用。随着人们对听觉掩蔽现象的了解，其也越来越多被应用于实际生活和临床有关疾病的治疗。
　　
　　1 掩蔽现象在声音感知和定位中的作用
　　
　　1.1 声源定位
　　当声音产生于一个回响的环境时，会向不同方向传播，并且随后从附近的表面反射回来，第一个声音和反射回来的声音之间会相互影响，从而产生掩蔽效应。听觉系统因而面临着要分析发出去的第一个声音和反馈声之间相互作用的问题，并根据反馈声的不同特性进行声音的感知和定位，尽管这是一堆看似乱糟糟的信息，但我们仍然能对这些声源进行定位并能相当准确的分辨出其中的含义。声源定位的能力相当重要，确定物体的方向有助于我们将注意转向或回避某种声源。对于某些动物，尤其是声纳动物如蝙蝠等，声源定位有助于寻找捕猎对象或回避敌害，此为生存的必不可少的能力。
　　
　　1.2 噪声环境下声信号的辨别
　　 实际生活中，我们的听觉系统常常是在噪声的环境中辨别信号的存在。由于根据声音到达两侧耳，在双耳对声音的感知时会产生双耳掩蔽效应，而研究表明双耳的掩蔽效应对噪声环境中信号的辨别具有明显的实际意义。当两个或多个声源来自不同角度时，由于信号抵达双耳的时间和位相不同，我们较易定位各声源或将注意力集中于某一种声源。譬如，从合唱团表演中分辨出来人的嗓音，从乐队演奏中分辨出某一种乐器，或从嘈杂的晚会上听取交谈的内容，这种基于声源在空间位置上的不同而从复杂环境中辨别声信号的能力常被称为“鸡尾酒会效应”。
　　正是由于听觉掩蔽效应在声音感知和定位方面的重要影响和作用，根据其作用的原理和特点，听觉掩蔽效应被广泛地应用于语音通讯领域和临床上某些听觉相关疾病的治疗和研究。
　　
　　2 掩蔽效应的实际应用
　　
　　2.1 环境噪声控制
　　掩蔽现象可以适当地应用于环境噪声控制，如果掩蔽噪声为连续的声音，而又不大响亮，且没有信息内容时，它可以成为使人易于接受的本底噪声，同时也可以抑制其它干扰的噪声，使人听到这些声音时从心理上不觉得烦躁，如刹车的刺耳声，盘子的碰撞声，便可用风扇之类较柔和的噪声来掩蔽。
　　
　　2.2 临床耳鸣的治疗
　　耳鸣既可以是整个听觉系统中某一部分功能紊乱表现出来的一种临床症状，也可能是精神或心理因素所致。耳鸣至少有80%源于外周（即耳蜗性耳鸣），这种由内耳引起的耳部疾病，主要途径可能为病变导致毛细胞或听神经末梢等受损或变性坏死而致功能失调或引起中枢控制失调，这样就可能使听神经自行发出一些病理信号，即产生一种异常的自发放电活动，且被错误地感觉为一种声音。目前临床上常见的治疗耳鸣的方法为掩蔽疗法，掩蔽疗法的作用机制就是选择活动性增强部分毛细胞相对应的窄带噪声以兴奋支配这部分细胞的传出神经，从而降低毛细胞的自发活动性，使之恢复正常活动。经过一段时期的刺激训练，即可恢复部分或全部传出神经的兴奋性，降低异常自发放电活动或自发放电活动恢复正常。抹掉中枢对耳鸣的记忆及破坏其可塑性，从而达到缓解耳鸣甚至耳鸣消失。
　　
　　2.3 语音增强
　　在实际语音通信中，语音信号很容易受到噪声的污染，用语音进行信息交流会受到严重影响，致使许多通信系统的性能急剧恶化。语音增强作为一种预处理手段，是解决噪声污染、改善通信质量的有效方法。目前在语音增强中用得比较成功的是听觉掩蔽效应，语音信号能够掩蔽与其同时进入听觉系统的一部分能量较小的噪声信号，从而使得这部分噪声不为人们所感知。
　　
　　2.4 掩蔽效应与语音识别相关
　　掩蔽效应既影响听觉的感受也影响听觉的辨别。人的大脑皮质与语言的关系，已有很长的研究历史，重点是确定了一些与语言密切相关的皮质区域。由于技术上的限制，先驱者们积累的资料，较多地是靠分析语言障碍患者病变部位与失语特征的相关性获得。有3－6％的儿童口头表达和理解别人的说话会极端困难，这种症状称之为“特定语言损伤”。研究认为特定语言损伤源于对大脑皮层语言和认知的加工缺乏特异性，更有研究者认为特定语言损伤是由于一个更基本的原因，即受影响的儿童不能分辨出言语中连续短声在声学上的不同。采用脑电图以及功能性核磁共振技术（fMRI）研究发现，语言障碍儿童存在非语言的感觉紊乱和神经生理学损伤，如复杂的、非语言的声音听觉记忆障碍，初级听皮层以及相关脑区在不同掩蔽条件下出现不同活动模式（pattern），实验显示语言障碍儿童对听觉的后掩蔽效应与正常儿童相比减弱，但是同时掩蔽效应则不太受影响。通过在听觉同时掩蔽和后掩蔽的条件下测量的大脑活动，发现这两种情况可激活不同的听觉加工流程和不同的感知脑区，对于语言障碍儿童来说，可能是后掩蔽模式激活的部分特定的听觉和认知脑功能恰好被削弱了。提示听觉系统对声信号的时相整合（temporal integration）功能在语言认知过程中起重要作用。
　　
　　参考文献
　　[1] Litovsky RY， Colburn HS， Yost WA， Guzman SJ. The precedence effect. J Acoust Soc Am， 1999， 106.
　　[2] Viemeister NF， Plack CJ. Time analysis. In W.A.Yost， A.N.popper and R.R.Fay（Eds）， Human psychophysics Springer-verlag， New York. 1993.
　　[3] Palombi PS， Backoff PM， Caspary DM. Paired tone facilitation in dorsal cochlear nucleus neurons： a short-term potentiation model testable in vivo. Hear Res，1994， 75.
　　[4] Gaskell H， Henning GB.Forward and backward masking with brief impulsive stimuli [J]. Hear Res，1999， 129.
　　[5] Christine VP， Jeffrey JW. Delay-tuned neurons in the inferior colliculus of the mustached bat：Implications for analyses of target distance [J]. J Neurophysiol， 1999，82.
　　[6] 谢浩.声音的掩蔽效应及其应用[J].现代物理知识， 1997，（26）.
　　[7] Jastreboff PJ， Phantom auditory perception（tinnitus）： mechanisms of generation and perception[J]. Neurosci Res， 1990， （8）.
　　[8] Seidman MD， Jacobson GP. Update an tinnitus. Otolaryngol Clin. North Am， 1996， 29.
　　[9] 杨汇军， 郑海英， 王立红. 语音增强方法的研究[J]. 辽宁工学院学报， 2003，（23）.
　　[10] 张金杰， 曹志刚， 马正新. 一种基于听觉掩蔽效应的语音增强方法[J].清华大学学报（自然科学版）， 2001， （41）.
　　[11] Wright BA， Lombardino LJ， King WM， puranik CS. Deficits in auditory temporal and spectral in language-impaired children. Nature， 1997， 387（6629）.
　　[12] Dijk PV， Backes WH. Brain activity during auditory backward and simultaneous masking tasks . Hearing Res， 2003， 181.
　　[13] Griffiths YM， Hill NI， Bailey PJ， Snowling MJ. Auditory temporal order discrimination and backward recognition masking in adults with dyslexia . J Speech Lang Hear Res， 2003， 46.
　　[14] Rauschecker JP， Tian B. Mechanisms and streams for processing of “what” and “where” in auditory cortex. Proc Natl Acad Sci， 2000，24：97（22）.

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