本文描述了一种用于深入评估听觉和认知能力（这些能力与听力技能相关）的测试组合（IMAP）。该测试组合易于实施、适合儿童，且不受语言混杂因素的影响。刺激材料的生成和测试流程的管理均由一个软件平台（IHR-STAR）控制，以确保实验程序的可重复性。
本文内容
摘要
摘要
听觉能力仅仅是理解听觉信号所包含的各类信息的第一步。同样重要的是从听觉信号中提取并利用其中编码信息的能力。我们将这些能力称为听觉技能（或听觉处理 AP）。这些技能的缺陷与语言和读写能力发育迟缓相关，但相关缺陷的具体性质及其与这些迟缓之间的因果关系仍存在激烈争论。
当一名听力正常但存在无法解释的听觉困难，或伴有语言或读写能力发育迟缓的儿童被转诊至健康专业人员时，理想情况下应结合适合儿童使用且适用于临床环境的心理声学（AP）测试，以及用于评估注意力、工作记忆、智商和语言能力的认知测试进行综合评估。此类详细检查应相对简短，并在技术上可由任何具备适当资质的专业人员完成。目前用于检测AP缺陷的测试在普通人群中往往设计欠佳且验证不充分，它们很少或几乎没有参考儿童的实际临床症状，且通常包含语言成分。因此，表现不佳可能反映的是语言问题，而非AP问题。为了帮助评估有听觉困难的儿童，儿科听力学家需要一种统一的、标准化的、适合儿童的测试组合，该组合应基于非语言刺激材料。
我们介绍了由英国医学研究委员会（MRC）听力研究所在开发的IMAP测试电池，用于补充当前用于评估疑似听觉处理障碍（AP deficits）病例的测试方法。IMAP评估一系列相关的听觉和认知能力，完成全部测试约需一小时。该测试已在英国各地1500名听力正常的6至11岁儿童中进行了标准化。自开发以来，IMAP已成功应用于英国和美国的多项大规模研究。IMAP能够量化听觉感知中感觉成分与认知成分的各自贡献，并通过以儿童友好的游戏形式呈现测试内容，进一步减少了程序性效应带来的混杂因素。刺激生成、测试协议管理以及测试呈现控制均由IHR-STAR软件平台实现，从而为多种应用提供了标准化的方法，并确保不同测试者之间操作流程的可重复性。IHR-STAR提供了一个灵活且用户可编程的环境，目前还具有用于听力筛查、耳蜗植入电极映射以及学术研究或教学的其他应用功能。
方案
本方案旨在服务于科研人员和临床医生。本文简要概述了以下内容：（i）IMAP（“IHR 多中心听觉处理研究”）测试套件，该套件主要基于非言语听觉处理（AP）测试；（ii）为确保以儿童为中心的测试策略而引入测试套件中的各项因素；（iii）针对六岁及以上儿童的测试操作步骤详解。
1. IMAP 测试电池
IMAP 电池测试提供了一套全面的听觉与认知评估，可在约一小时内完成。该测试共包含 10 项：五项基于非语言材料的听觉处理（AP）测试，一项噪声下言语测试，一项持续注意力测试（用于评估听觉和视觉两种模式下的注意力），以及四项认知任务，用于评估阅读能力、言语短时记忆、工作记忆和非言语智力（NVIQ）。这些测试的简要说明见附录 A。
测试过程中，通过舒适且高质量的耳机（例如 Sennheiser HD25）传递听觉刺激，儿童通过一个色彩鲜艳的三按钮盒子进行反应（图1）。IMAP测试套件通过IHR-STAR（IHR听觉反应测试系统）平台进行呈现。该软件平台包含一系列程序，用于生成刺激信号、控制听觉处理（AP）和认知测试的呈现顺序，并确保遵循测试协议。
图1. 儿童正在接受IMAP测试套件的测试。 需注意的关键特征包括彩色按钮盒、用于播放声音的耳机，以及计算机屏幕上适合儿童的图像。
每项听觉处理（AP）测试包含两条“轨迹”。每条轨迹由20次试验组成，每次试验包含三个刺激序列（刺激间间隔为400 ms）：其中两个为相同的“标准”刺激，另一个为不同的“目标”刺激。目标刺激在序列中的位置随机变化，儿童需识别出“不同的一项”。该方法称为三区间三选一强制选择（3I-3AFC）oddball反应范式（图2）。
图2. 频率辨别测试中一次试验的示意图。 共有三个区间，即三个音调。其中两个音调相同（1000 Hz），第三个音调不同（1500 Hz），此即为目标刺激。
IMAP测试中所有测试的标准音均为1000 Hz。‘目标’音的参数取决于AP测试类型，具体细节见表1。测试过程中，根据儿童先前的反应，采用“自适应”阶梯法对‘目标’音的相关参数进行调整，以快速收敛于阈值（即最小可检测差异）的估计值。不同AP测试的步长变化规则总结见表1。
刺激和反应数据以电子方式存储，以便后续提取和分析。
| 测试 | 追踪规则（步长，阶梯） | 目标频率；持续时间；初始呈现强度 | 掩蔽噪声类型；中心频率；带宽；强度；持续时间 |
| 后向掩蔽 （0 ms 间隙） | 1. 15 dB，1降1升 2. 10 dB，1降1升 3. 5 dB，3降1升 线性尺度 | 1000 Hz；20 ms（10 ms 余弦斜坡）； 90 dB SPL | 带通；1000 Hz；800 Hz；30 dB/Hz；300 ms |
| 后向掩蔽 （50 ms 间隙） | 同上 | 1000 Hz；20 ms（10 ms 余弦斜坡） 75 dB SPL | 同上 |
| 同时掩蔽（无缺口） | 同上 | 1000 Hz；20 ms（10 ms 余弦斜坡） 95 dB SPL | 同上 |
| 同时掩蔽 （缺口） | 同上 | 1000 Hz；20 ms（10 ms 余弦斜坡） 90 dB SPL | 带阻；1000 Hz；1200 Hz（400 Hz 谱缺口）；30 dB/Hz；300 ms |
| 频率分辨 | 1. 2 δHz，1降1升 2. 2 δHz，1降1升 3. 1.41δHz，3降1升 对数尺度 | S = 1000 Hz T = 1500 Hz（δ = 50%） 200 ms；70 dB SPL | 不适用 |
| VCV 言语噪声中识别 | 1. 10 dB，1降1升 2. 5 dB，1降1升 3. 3 dB，3降1升 | T = VCV 中的辅音，例如 aGa 80 dBA | ICRA-5（男性，单说话人）；60 dBA |
表1. AP和VCV测试的刺激参数及自适应规则。 S = 标准；T = 目标。
2. 儿童友好型方法
软件内部和外部的特定元素被用于增强并最大化儿童对方案的参与度。
沟通。建立测试者与儿童之间的良好关系至关重要。这包括使用适合年龄的语言，将测试过程描述为一系列“游戏”而非“测试任务”，直接与儿童对话（而不仅与家长交流），并使用恰当的、儿童易于接受的肢体语言。针对每项测试均已制定标准化的对话流程（参见附录B），以确保指导语清晰且符合儿童的年龄特点。测试者还必须确认儿童已完全理解指导说明。
测试环境。测试应在安静的房间内进行，避免任何听觉或视觉干扰。这可以最大限度地减少背景噪声的掩蔽效应，并避免因儿童注意力偏离测试内容而造成的混杂因素。理想情况下，测试过程中应仅有儿童和测试人员在场。
熟悉阶段。本方案中包含一个熟悉阶段，该阶段在正式测试前进行，包括呈现易于识别的高于阈值的刺激以及无法察觉的刺激。这有助于确保受试者理解Oddball范式和强制选择测试的形式。如有需要，测试者可进一步提供解释说明。此外，每个测试均以易于识别的目标刺激开始，使儿童能够立即获得成功体验，从而进一步促进熟悉过程。
注意力 lapses。在测试轨道早期由于短暂的注意力 lapses 导致的错误反应，可能造成阈值被人为抬高。为尽量减少此影响，当在前两次试验中出现错误反应时，系统将自动中止当前测试轨道。对于特定测试，轨道最多可重新启动三次，之后若再次出错则测试将被终止。
减少 boredom。AP 轨迹持续时间设计较短（20 次试验），每次完成需 1.5 至 2 分钟。在测试序列中穿插听力和认知测试，以保持儿童的新鲜感。最后，“强制选择”方法允许儿童按照自己的节奏进行操作。
参与性。测试以趣味性的电脑游戏形式呈现，包含适合儿童的图形界面，每种游戏的图形各不相同。卡通动物或人物角色会随着每个刺激呈现和反应而动态移动（图3）。通过“弹跳球”引导儿童关注每个角色及其发出的声音，同时该球也提示儿童何时作出反应。每次反应后均会提供听觉和视觉反馈，并设有进度指示器，显示儿童在“游戏”中的完成进度。
图3. IMAP测试套件的程序界面截图，展示为维持儿童参与度而设计的多种功能。
动机与奖励。尽管 IMAP 测试组合中的测试呈现程序性方面由 IHR-STAR 控制，但测试者在测试全程中仍需与儿童保持互动。这包括在测试间歇提供积极的激励性反馈，以增强儿童的成功感。测试完成后会发放卡通贴纸和证书，必要时也可在测试过程中使用贴纸作为奖励。
实验方案
- 对于研究项目，应在测试会话前向儿童及其家长发送适合其年龄的信息告知单。
- 测试人员欢迎儿童及家长（如在场），并简要说明即将进行的内容。在科研情境下进行测试时，若此前尚未获取，则需获得家长书面知情同意，并同时获取儿童的同意。
- 在身份信息页面的相应位置输入匿名的参与者编号，该编号将自动附加到本次测试会话中收集的所有数据文件中。
- 系统将自动从10种可能的伪随机测试序列中选择一种，并开始测试。
- 测试人员向儿童介绍第一个听觉处理（AP）游戏界面，并在为儿童佩戴耳机并启动测试的熟悉阶段之前，解释测试流程。当达到预设标准（例如，在5次试验中至少有4次做出正确反应）时，系统自动结束熟悉阶段，儿童随即进入主要测试阶段。
- 测试按照计算机控制的顺序自动呈现。每次测试前，测试人员根据需要对儿童进行适当指导，并在必要时给予积极反馈和进一步鼓励。
- 测试序列完成后，儿童将获得贴纸奖励和证书。若家长在场，将向其口头总结儿童的测试结果，并参照年龄特异性常模进行比较，以考虑儿童间的发育差异。必要时，将讨论进一步的管理建议。
3. 代表性结果
图4展示了两名不同儿童在测试中的良好表现与较差表现示例。在良好表现（左图）中，儿童能够持续准确识别“异类项”，两条追踪曲线迅速收敛至相同的强度阈值。换句话说，无论是跨轨迹还是单个轨迹内的反应均高度一致，偏差极小。这种表现表明，该儿童在两次测试过程中始终保持了良好的任务注意力。
右侧面板显示了一名年龄较小儿童的反应轨迹。从第一条轨迹中快速收敛至阈值的情况可以明显看出，该儿童已理解任务要求。然而，在第一条（蓝色）和第二条（红色）轨迹中，均可见注意力波动的现象。在第一条轨迹中，该儿童在前若干次试验中反应具有一致性，但在最后四次试验中连续出现错误，导致最终阈值高于此前预测的水平。在第二条轨迹中，该儿童未能达到在第一次测试早期阶段所表现出的最低可检测水平。其连续六次反应错误，导致目标刺激呈现强度逐步上升，最高达到比第一条轨迹约高 40 dB 的水平。随后大约在第13次试验时开始出现正确反应，该儿童继续连续正确作答直至轨迹结束。两条轨迹间较大的反应差异，结合第二条轨迹内部较大的波动，提示这更可能是注意力的短暂缺失，而非听觉处理（AP）本身存在问题。
图 4. 两个代表性图表，展示即使在程序性影响因素最小化时仍可能出现的表现情况。 左侧面板展示了在第一条（蓝色）和第二条（红色）轨迹中均表现出稳定可靠反应的示例。右侧面板则表明，在初始表现良好（蓝色）之后，注意力出现短暂缺失，与第二条（红色）轨迹形成对比。
讨论
良好的听觉技能（即听觉加工能力，AP）被认为为进一步发展言语、语言和读写等重要认知技能提供了坚实的基础1-3。然而，关于这些相关听觉技能的本质，以及它们是否真正与语言或读写困难存在关联、是否构成必要或充分条件，学界仍存在广泛争议4。理解听觉技能在认知发展中作用的部分困难在于，儿童在完成那些具有挑战性且在他们看来相当枯燥的AP测试（“心理物理学任务”）时，其表现能力存在极大的个体差异。这使得我们难以将诸如厌倦等程序性因素的影响，与中枢听觉加工通路功能本身更根本的差异区分开来。正如我们在本实验方案中详细阐述的，IMAP测试套件经过精心设计，旨在最大限度地减少由测试程序相关问题引起的混淆因素。
在图4中，我们提供了两名儿童在后向掩蔽任务中表现的比较。由于IMAP最大限度地减少了程序性混淆因素，并且儿童必须先证明自己理解了测试内容才能开始测试，因此我们可以确信这两名儿童表现上的差异源于各自与测试相关的特定因素。IMAP测试组合中还包括成对的听觉处理（AP）测试5以及一系列认知能力测试，这进一步使我们能够探究这种个体差异的原因。我们最近完成了一项基于英国人群的IMAP研究5，结果表明，反应变异性以及注意力等认知技能测试中的表现，能够解释听觉处理测试中大部分的表现差异。这项基于人群的研究还为我们提供了标准化的性能评估指标，这些指标对于临床环境中评估个体表现至关重要。目前，这些指标正被用于一项针对同卵和异卵双胞胎听觉技能遗传性的研究中。后者的研究将有助于我们开发适用于美国儿童的标准化评估工具。
尽管目前IMAP的设计主要针对儿童，但Strait等人6的研究表明，它也可用于成人，该研究发现音乐训练所提升的认知能力对听觉处理技能的发展具有重要作用。
致谢
IMAP测试组合和IHR-STAR的研发工作由英国医学研究理事会（MRC）以及奥蒂康基金会（Oticon Foundation）的一项资助支持。感谢Lorna Halliday、Sally Hind和Alison Riley在研究规划阶段提供的帮助，感谢Sonja Ratib及其团队在大规模人群性听觉处理研究中对IMAP测试组合的实施。IHR技术与支持团队为本项目提供了宝贵协助——我们特别感谢Tim Folkard、Victor Chilekwa、Dave Bullock和John Chambers所做出的贡献。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| IHR-STAR2 | 呈现平台 | ||
| IHR-Runner 程序 | 用于测试项目的伪随机呈现顺序 | ||
| 笔记本电脑 | 处理器速度 – 2 GigaHz; 内存 – 1 Gigabyte; 操作系统 - Windows XP | ||
| USB IHR-音频设备 | 用于控制声音呈现的强度和频谱内容 | ||
| 反应按钮盒 | |||
| 耳机 | Sennheiser | HD25-1 |
参考文献
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重印与许可
