本文介绍了一种用于测量2至4岁儿童听力敏感度的方法。通过训练儿童在听到目标信号时做出基于游戏的反应,随后采用双间隔、双选择的强制选择范式,根据对儿童行为的观察来估计其听阈。
本文介绍了一种用于测量2至4岁儿童听力敏感度的方法。通过训练儿童在听到目标信号时做出基于游戏的反应,随后采用双间隔、双选择的强制选择范式,根据对儿童行为的观察来估计其听阈。
从幼儿和学龄前儿童中收集可靠的行為數據具有挑戰性。因此,我們對這些年齡群體聽覺發展的理解存在顯著空白。本文描述了一種基於觀察者的測量聽力敏感度的方法,採用雙間隔、雙選擇強迫選擇範式。通過訓練,年幼的兒童在聽到目標信號時執行基於遊戲的運動反應(例如,將積木放入桶中)。實驗者觀察兒童的行為,並判斷信號出現在第一還是第二個觀察間隔;由於實驗者對真實的信號間隔設盲,因此該判斷完全基於兒童的行為表現。這些程序被用於測試33名年齡在2至4歲之間、無已知聽力問題的兒童。信號為安靜環境中呈現的1,000 Hz顫動音,信號強度被調整以估計對應於71%正確檢測率的聽閾。82%的兒童獲得了有效的聽閾值。結果表明,雙間隔程序在幼兒和學齡前兒童中的應用是可行且可靠的。本文所述的雙間隔、基於觀察者的方法是一種強大的評估年幼兒童聽力的工具,因為它能防止實驗者在反應判斷中產生偏差。
对于幼儿和学龄前儿童,获得其行为听阈的可靠估计十分困难。在临床和实验室中用于测试婴儿的操作性技术通常不适用于这一年龄段的儿童,因为幼儿和学龄前儿童比婴儿更容易快速产生习惯化1,2。另一方面,幼儿和学龄前儿童往往缺乏完成标准的强制选择行为测试程序所需的认知成熟度,而这类程序常用于评估4岁及以上儿童的听力3,4。因此,我们对人类听觉从婴儿期到学龄早期之间的发展过程仍存在显著的认知空白。
一种称为条件化游戏测听5(CPA)的单间隔自适应方法在听力学门诊中常规用于评估发育年龄大约在2.5至5岁之间的儿童的听觉敏感度6。CPA依赖于基于游戏的运动活动(例如,叠积木),以建立对听觉信号的时间锁定条件化反应。测试助手为儿童提供积极的社会强化,进一步塑造其反应行为。多项研究结果表明,对于超过90%的正常发育3岁儿童,使用CPA可获得常规临床听力图7,8。对于年龄较小的儿童,成功率则显著较低。例如,Thompson等9报告指出,在2岁儿童中,使用CPA建立对声音的条件化反应的成功率为68%。
尽管行波测听法(CPA)在听力学诊所中被广泛使用,但它并不适用于大多数基于实验室的听觉行为研究。CPA是一种单间隔自适应程序,旨在提高效率并增强患者的接受度,但容易受到观察者和受试者反应偏倚的影响。在CPA程序中,信号呈现由观察者发起,因此可能受到诸如对儿童听力敏感性的先验预期或其反应倾向性等因素的影响10。有时会引入"诱捕"试验——即不呈现声音的试验——以量化并校正检查者的反应偏倚11。
本报告所述方法的总体目标是利用基于游戏的双区间强制选择行为测试程序,高效地评估幼儿和学龄前儿童的听力阈值。采用强制选择范式的理由在于,它可以防止某些形式的反应偏差10,从而能够通过高效的自适应程序,在不同年龄和/或刺激条件下进行更直接的比较。传统的双区间和三区间强制选择方法要求受试者做出特定的、规定性的反应(例如,按下多个按钮中的某一个),以指出哪个区间包含信号。4至5岁的儿童即可完成此类任务12,但该程序的操作要求使其不适用于更年幼的儿童以及许多存在发育迟缓的受试者。
本文所述方法基于 Browning et al.13 的研究,该研究评估了采用基于观察者的心理物理学方法的双区间强制选择改编方案来估计婴儿行为阈值的可行性与效率14。在此方法中,信号在两个观察区间之一呈现。每个区间的开始会通过视觉和听觉方式实时提示观察者,但观察者并不知晓哪个区间包含信号。而婴儿除了信号呈现外,不会获得任何关于观察区间开始的提示。每次试验结束后,观察者根据婴儿的行为选择被认为包含信号的区间。Browning et al.13 报道的结果表明,该方法在7至9月龄婴儿中的应用是可行且高效的。对幼儿和学龄前儿童的测试方法与婴儿测试流程基本一致,但需注意的是,儿童对声音的反应需采用与条件化程序化反应(CPA)中常用的方法进行引导。
本研究设计了一项简单的实验,用于测量儿童在安静环境下的音调探测能力。信号为通过插入式耳机呈现的持续500毫秒、频率1,000 Hz的颤抖音。需要注意的是,我们已成功应用该方案评估更复杂听觉任务中的表现,例如在噪声掩蔽背景下探测言语15。在下文所述的实验流程中,儿童被训练在听到信号时执行基于游戏的条件化运动反应。然而,任何行为反应均可使用,前提是该反应与刺激呈现时间同步,且可被可靠判断。如本研究所示,该任务适用于测试年龄低至2岁的正常发育儿童。
北卡罗来纳大学教堂山分校机构审查委员会批准了此项研究。
1. 人员与空间要求

图 1:测试环境。助手和听者坐在隔音室内的桌子旁。孩子的家长可以选择坐在隔音室内或室外。观察者坐在隔音室外,位于窗前,以便清晰地观察助手和孩子。观察者可以操作控制运行时计算机的屏幕和键盘,从而能够启动试验并输入响应。请点击此处查看此图的更大版本。
2. 硬件与软件配置
3. 数据收集
4. 数据分析
根据家长报告,从正常发育儿童数据库中招募了33名儿童。纳入标准包括无已知听力损失病史、中耳炎发作次数不超过3次,且在测试前一个月内无中耳炎发作。其中,8名为2岁儿童,18名为3岁儿童,7名为4岁儿童,均符合上述纳入标准。在招募的儿童中,有3名无法耐受插入式耳机,因此未进行测试。
在其余30名儿童中,除一名2岁儿童外,其余均成功完成了两个训练阶段(第一阶段和第二阶段)。平均而言,儿童在第一阶段需要4.8次试验(标准差 = 2.4;最多 = 12次),在第二阶段需要4.1次试验(标准差 = 0.3;最多 = 5次)。两名2岁儿童和一名3岁儿童仅能在首次访问期间完成训练;其中两名儿童在第二次访问时返回,并成功完成了第三阶段。其余所有儿童均在单次实验中完成了全部流程。平均而言,儿童完成第三阶段需要40.0次试验(标准差 = 7.9;最少 = 27次;最多 = 57次)。所有完成测试第三阶段的28名儿童均达到了探针反应率≥0.80的标准;在75%的测试会话中,所有探针信号试验均被正确识别。仅有一名儿童的数据因变异性过大而被排除;在此情况下,其反转值的标准差超过了4.4 dB的判定标准。
图2展示了各儿童听阈随年龄变化的情况。空心圆圈表示基于测试当天鼓室图检查结果、中耳功能正常的全部儿童的听阈。另有6名儿童(占21%)鼓室图异常,提示可能存在中耳功能障碍(例如,中耳积液)。实心符号表示根据鼓室图判断存在中耳功能异常:顺应性降低(B型;方块)或负压过度(C型;三角形)。另有一名儿童无法耐受鼓室图筛查测试,因此其中耳状态未知(菱形)。对于中耳功能异常儿童的听阈值应谨慎解读,因为中耳状态异常与听阈升高相关19。从儿童获取的听阈数据总体上与此前关于该年龄组的研究数据一致。例如,Schneider et al.20 对学龄前儿童检测1,000 Hz处一倍频程宽带噪声的的心理物理函数进行了估计。若将听阈定义为正确率为65%时对应的声音强度,则3岁儿童的平均听阈约为21 dB SPL,4岁儿童约为14 dB SPL。

图2:波动音检测阈值。 检测阈值随儿童年龄的变化情况如图所示。仅显示每位受试者获得的第一个阈值。符号形状反映受试者的中耳状态:A型(圆形)、B型(方形)、C型(三角形)或无法检测(CNT;菱形)。其中,A型表示中耳导纳正常,B型(平坦型)和C型(负压型)通常与中耳功能下降相关,原因可能为积液、充血或耳部感染。请点击此处查看该图的放大版本。
此外,还对一组听力敏感性和中耳状态正常的年轻成年人(n = 8;20–25 岁)在测试当天测定了听阈。由于两组受试者的实验程序存在调整,在比较儿童与成人数据时需谨慎。两组之间主要的程序差异在于,成人测试期间隔音室内部没有助手在场。与儿童在测试过程中通过与助手的社会互动获得强化不同,成人仅通过机械玩具的逐次激活获得试次反馈。成人在一次测试会话中完成了两条连续的自适应追踪序列,但本研究仅考虑第一条自适应追踪序列所得的听阈。成人对颤音刺激的平均听阈为 2.4 dB SPL(标准差 = 1.7 dB)。在本研究中,中耳功能正常的成人与3岁儿童之间的群体听阈差异为7.2 dB。该观察到的儿童-成人差异小于某些研究中报道的结果20。然而,儿童与成人之间差异的大小可能受到整体实验流程以及儿童与成人之间所实施的任何程序性调整的共同影响。未来仍需进一步研究,以更深入理解本论文所述的双间隔、观察者主导实验流程的修改如何影响儿童和成人对刺激的感知敏感性。
本文描述了一种用于测量2至4岁儿童听力能力的双间隔强制选择行为测试方法。在此方法中,观察者仅根据受试者的反应行为来判断信号出现在第一间隔还是第二间隔。通过训练儿童对声音做出基于游戏的反应,使其行为与信号呈现时间精确同步。我们的初步结果表明,该方法在测试2至4岁儿童听力敏感度方面是可行且可靠的。
操作步骤的意义
该方法具有多个优势。第一个优势是可用于测试发育年龄低至2.0岁的儿童。在8名2岁儿童中,有5名成功测得了听觉阈值。文献报道,在使用声场条件化游戏测听法测量2岁儿童听力敏感性时,获得的成功率相似(约60–70%)9,21。与条件化游戏测听法7,8类似,除一名3岁儿童外,其余所有3岁和4岁儿童均成功测得阈值。该方法的第二个优势是可防止观察者反应偏差。观察者必须仅依据儿童的行为做出判断,因此其对儿童听力敏感性或行为的先验预期不会影响测试结果。第三个优势是,与对信号是否存在做出“是/否”判断相比,观察者可能更容易判断哪个时间间隔包含信号。在当前的双间隔任务中,观察者能够比较儿童在两个间隔内的行为,而不是像单间隔任务那样需要跨多个试验比较行为。因此,相较于单间隔任务,双间隔任务对观察者的记忆负荷可能更小。此外,关注与时间同步的行为变化可能使观察者能够适应测试过程中儿童行为的变化。
局限性
在应用此方法时,需考虑一些局限性。首先,需要通过预实验数据来确定适用于不同年龄组和刺激材料的适当参数,包括训练标准、起始水平、刺激间间隔值以及换能器。特别是,测试参数的调整可能会影响能够成功完成任务并提供可用实验数据的2岁儿童数量。通过扬声器声场或耳机而非插入式耳机呈现刺激,可能有助于提高2岁儿童的数据获取率。然而,在声场中进行测试时必须采取预防措施,以防止助手和家长听到信号(详见Leibold et al.22 的具体说明)。如果年幼儿童完成基于游戏的反应所需时间较长,则他们可能需要比年长儿童更长的刺激间间隔。此外,2岁儿童可能需要更多的训练,且比年长儿童更容易疲劳。为防止疲劳,建议频繁更换玩具9,并在测试过程中提供频繁的休息。需要注意的是,我们对其中三名年龄最小的儿童进行了两次而非一次测试。其次,目前尚不清楚观察者和助手需要多少经验才能使用该程序获得可靠的结果。在本示例中,所有观察者和助手均具有至少两年在听力学门诊使用游戏测听法测试幼儿和学龄前儿童的经验,以及至少额外一年在实验室中测试婴儿和/或学龄儿童的经验。建议制定新观察者的培训规程,并确保经过培训的观察者表现的一致性。未来还需进一步研究,以确定该方法在不同观察者和不同实验室之间的可靠性。
未来应用
可以对该方案进行调整,以测试无法完成常规运动反应的儿童。例如,可将条件反应设定为眼球运动、转头或活动水平的变化14。以往研究表明,经过训练的观察者可可靠地利用这些替代行为,通过单间隔、基于观察者的方法对低至1月龄的婴儿进行测试23。此外,单间隔、基于观察者的方法已被用于测量特殊人群的听觉敏感度,包括患有唐氏综合征的2至12月龄婴儿24以及植入人工耳蜗的26至36月龄幼儿25。这些先前研究的结果表明,使用双间隔范式对无法产生基于游戏的运动反应的儿童进行测试是可行的。
尽管本研究评估了安静环境下的检测阈值,但该方法也可用于评估掩蔽条件下的检测或辨别能力。在存在掩蔽噪声的情况下,以往针对婴儿采用单间隔、基于观察者判断方法的研究表明,掩蔽声应在整个自适应测试过程中持续播放,以避免受试者对掩蔽声的起始和/或终止产生反应26。类似地,为了评估辨别能力,标准声音会在除信号间隔以外的所有时间重复呈现,而在信号间隔中则呈现信号刺激27。在所有刺激条件下,均会训练听者在其察觉到刺激发生变化时作出反应,这种变化可能是声音的出现(检测)或声音本身的改变(辨别)。虽然本研究采用自适应程序来估计阈值,但相同的方法也可用于评估在固定信号和/或掩蔽声强度下正确反应的百分比。另一种可能的改进是通过其他换能器呈现刺激,包括声场刺激方式13,22。
总之,本文所述的基于游戏的双区间实验程序可提供关于幼儿和学龄前儿童听力能力的可靠行为学数据。利用该方法,研究人员将能够探究听觉系统在幼儿期和学龄前阶段的变化情况——这一时期我们对听觉行为的了解仍然十分有限。
作者声明不存在任何竞争性经济利益。
本研究由美国国立卫生研究院国家耳聋及其他沟通障碍研究所资助,项目编号为 R01DC014460。视频的制作与编辑由北卡罗来纳大学教堂山分校健康科学图书馆的 Robert Ladd 和 Barbara Rochen Renner 完成,该工作获得了美国国立卫生研究院国家医学图书馆为 NIH 资助研究项目提供信息专家服务的行政补充基金支持,项目编号为 R01DC011038。参与研究的儿童通过北卡罗来纳大学教堂山分校智力与发育障碍研究中心(IDDRC)的研究参与者注册系统招募(美国国立卫生研究院儿童健康与人类发育研究所项目编号 U54HD079124)。我们感谢 Emily Buss 对本实验方法以及本文先前版本提出的宝贵意见。作者还特别感谢 Steve Lockhart 提供的编程支持,以及人类听觉发育实验室成员在测试过程中提供的协助:Jenna Browning、Lauren Charles、Nicole Corbin、Molly Drescher、Hannah Hodson McLean、Heather Porter 和 Dani Warmund。本文内容仅由作者负责,不代表美国国立卫生研究院的官方观点。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| RZ6 听觉处理器 | Tucker-Davis Technologies (TDT) | ||
| ER1 插入式耳机 | Etymotic Research | ||
| IntelligentVRA 机械玩具及控制箱 | Intelligent Hearing Systems | 系统经公司改装,可与 TDT 系统连接 |