李 敏 周永紅
(重慶師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院特殊教育系 重慶 401331)
事件相關(guān)電位(Event-Related Potential,以下簡(jiǎn)稱ERP)是與刺激事件有固定鎖時(shí)(time-locked)關(guān)系的大腦反應(yīng)所形成的一系列腦電波。與其他認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)相比,ERP技術(shù)具有時(shí)間分辨率高、無(wú)創(chuàng)傷性、事件敏感性、數(shù)據(jù)豐富等優(yōu)勢(shì)[1]。聾人在聽力方面有不同程度的損傷,視覺(jué)信息加工、心理認(rèn)知機(jī)制與健聽人相比存在較大的差異。在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)和Science Direct上以“ERP/事件相關(guān)電位/腦電”+“聾/聽力障礙/聽覺(jué)障礙/聽障/deaf/deafness”等主題詞組合進(jìn)行檢索,共檢索到25篇期刊論文與19篇碩博論文(截至2022年3月)。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選:研究人員與被試均為國(guó)內(nèi)人員;被試包括聾人;使用ERP技術(shù)。去掉重復(fù)文獻(xiàn),最終挑選出文獻(xiàn)共34篇(16篇期刊論文,18篇碩博學(xué)位論文)。本文從ERP研究數(shù)量變化、研究人員、研究方法、研究成果四個(gè)方面對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行分析,探究我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)展情況,并對(duì)我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)與展望,為聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究提供借鑒,為聾人的教育與早期干預(yù)提供參考。
有關(guān)ERP的研究在我國(guó)始于20世紀(jì)80年代,我國(guó)開始聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究始于2005年,ERP技術(shù)引入聾人這個(gè)特殊領(lǐng)域的時(shí)間相對(duì)較晚??傮w來(lái)看,聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的期刊文獻(xiàn)較少,2005—2022年總共16篇,在2005—2010年、2011—2015年兩個(gè)時(shí)間段,聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究分別只有3篇和2篇,研究較少。2016年之后的期刊論文數(shù)量迅速增加,呈上升趨勢(shì)。在關(guān)于聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的碩博學(xué)位論文中,2005—2022年總共有18篇,其中碩士學(xué)位論文數(shù)量較多,博士學(xué)位論文數(shù)量較少,具體見表1。
對(duì)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究人員的所屬單位(第一單位)和涉及的領(lǐng)域或?qū)W科背景進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),其中73.53%(n=25)的研究者來(lái)自高校,以河南大學(xué)、湖南師范大學(xué)、華東師范大學(xué)為主;26.47%(n=9)的研究者來(lái)自醫(yī)院(醫(yī)學(xué)中心)或醫(yī)學(xué)院。由此可知,高校為聾人ERP研究的主要陣地,其次為醫(yī)院。研究者的學(xué)科背景方面,有9篇文獻(xiàn)的作者有教育學(xué)背景,其中華東師范大學(xué)的研究較多,有4篇,湖南師范大學(xué)有2篇,重慶師范大學(xué)、魯東大學(xué)和香港大學(xué)各1篇;有11篇文獻(xiàn)的作者有心理學(xué)背景,其中河南大學(xué)的研究較多,有7篇,湖南師范大學(xué)有2篇,重慶師范大學(xué)和華南師范大學(xué)各1篇;有11篇文獻(xiàn)的作者有醫(yī)學(xué)背景,其中有8篇來(lái)自醫(yī)院,包括廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院、徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院、山西省人民醫(yī)院、合肥第一附屬醫(yī)院(2篇)、煙臺(tái)山醫(yī)院、美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心、中山紀(jì)念醫(yī)院。另外有1篇來(lái)自川北醫(yī)學(xué)院,1篇來(lái)自首都醫(yī)科大學(xué),1篇來(lái)自四川大學(xué)。除上述學(xué)科背景外,還有文學(xué)、體育學(xué)、工學(xué)學(xué)科背景的研究人員。其中有1篇文獻(xiàn)的作者有文學(xué)背景,來(lái)自江蘇師范大學(xué);有1篇文獻(xiàn)的作者有體育學(xué)背景,來(lái)自山東師范大學(xué);有1篇文獻(xiàn)的作者有工學(xué)背景,來(lái)自天津理工大學(xué)。因此,我國(guó)目前聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究主要涉及教育學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)三個(gè)領(lǐng)域,未見進(jìn)行跨學(xué)科合作,有一定的局限性。
表1 聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究文獻(xiàn)年份分布表(篇)
對(duì)34篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析,其中有27篇文獻(xiàn)采用對(duì)照實(shí)驗(yàn),將聾人與健聽人進(jìn)行對(duì)照;7篇的被試只有聾人,采取的是單組被試實(shí)驗(yàn)。對(duì)被試的年齡層次進(jìn)行分析,研究聾童的文獻(xiàn)有16篇,實(shí)驗(yàn)被試共有574人,占比44.26%;研究聾人中學(xué)生的文獻(xiàn)有2篇,實(shí)驗(yàn)被試有68人,占比5.24%;研究聾人大學(xué)生以及成人的文獻(xiàn)有12篇,實(shí)驗(yàn)被試有568人,占比43.79%;研究聾人老年人以及涉及各個(gè)年齡層的文獻(xiàn)有4篇,實(shí)驗(yàn)被試有87人,占比6.71%??梢姡?dāng)前研究的實(shí)驗(yàn)被試以聾童和聾人大學(xué)生為主。
研究者在ERP實(shí)驗(yàn)中會(huì)采取一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)范式來(lái)研究聾人的腦部認(rèn)知機(jī)制。其中,采用經(jīng)典Oddball范式及其變式的文獻(xiàn)有17篇,是聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的主要范式。研究者也采用詞圖匹配范式、自我參照范式、同時(shí)性判斷的經(jīng)典范式、繼時(shí)性判斷的經(jīng)典范式、平衡設(shè)計(jì)范式等。除了范式以外,情緒面孔識(shí)別任務(wù)、one-back任務(wù)、時(shí)間二分任務(wù)、數(shù)字識(shí)別和數(shù)字奇偶判斷任務(wù)、延遲反應(yīng)任務(wù)等也被研究者用于聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究中。
ERP實(shí)驗(yàn)需要借助電極帽和腦電圖協(xié)同采集腦電數(shù)據(jù)。由表2可知,大多數(shù)ERP實(shí)驗(yàn)采用的是美國(guó)生產(chǎn)的Neuroscan電極帽和德國(guó)生產(chǎn)的Brain Product電極帽。Neuroscan的使用次數(shù)最高,為17次,占總使用量的50.00%;其次是Brain Product,使用次數(shù)為8次,占23.53%。Neuroscan電極帽分為以下幾個(gè)型號(hào):Neuroscan 4.5、Neuroscan SynAmps 2、Neuroscan Grael、Neuroscan SynAmps amplifier、Neuroscan SynAmps RT。電極數(shù)量有32導(dǎo)和64導(dǎo),以32導(dǎo)居多。Brain Product的ERP記錄系統(tǒng)有32導(dǎo)、64導(dǎo)和128導(dǎo)三種不同導(dǎo)數(shù)的電極帽。除了使用上述兩種電極帽以外,一些研究者使用了EGI的腦電分析儀、上海海神醫(yī)療電子儀器生產(chǎn)的NDI-092(海神號(hào))神經(jīng)電檢診儀、Otmetrics的Chart聽覺(jué)誘發(fā)電位儀、丹迪的EVOMATIC-8000、Keypoint的誘發(fā)電位儀,以及德國(guó)產(chǎn)的ANT。研究者應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)被試與研究精度要求選擇合適的電極帽和電極點(diǎn)數(shù)。
聾人ERP實(shí)驗(yàn)的可得成分總共被研究了97次,其中主要為N家族和P家族,N家族中主要有N1、N120、N2、N170、N400、N450,總共被研究過(guò)35次,占36.08%。其中,N1被研究最多,被研究了11次,N2被研究了7次,N170和N400各被研究了6次,N450被研究了3次,N120和N200各被研究了1次。P家族成分經(jīng)常被研究者用來(lái)分析人的腦部機(jī)制,總共被研究過(guò)34次,占35.05%。其中,P1和P2各被研究11次,P3被研究8次。研究人員也研究了P140、P260、P500、P600等成分,其中,P600被研究2次,其他成分各被研究1次。在對(duì)植入人工耳蝸(Cochlear Implantation,以下簡(jiǎn)稱CI)的聾童的研究中,采用最多的為失匹配負(fù)波(Mismatch Negativity,以下簡(jiǎn)稱MMN)特征研究,被研究了15次,占15.46%。除了一些常見的ERP成分,研究者在對(duì)聾人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)了其他一些成分,比如晚期負(fù)成分(Late Negative Component,以下簡(jiǎn)稱LNC)、晚期正成分(Late Positive Component,以下簡(jiǎn)稱LPC)、與計(jì)時(shí)相關(guān)的晚期正成分(Late Positive Component of Timing,以下簡(jiǎn)稱LPCT)、刺激呈現(xiàn)后300—500毫秒處的正波(Late Positive Potential,以下簡(jiǎn)稱LPP)、晚期鑒別負(fù)波(Late Discriminative Negativity,以下簡(jiǎn)稱LDN)、晚期聽覺(jué)誘發(fā)電位(Late Auditory Evoked Potential,以下簡(jiǎn)稱LAEP)、持續(xù)電位(Sustained Potential,以下簡(jiǎn)稱SP),占13.40%,其中,LPC和LPP各被研究3次,LDN和LAEP各被研究2次,LNC、LPCT和SP各被研究了1次。這些成分的研究對(duì)聾人神經(jīng)心理機(jī)制探討具有一定的幫助。
表2 ERP實(shí)驗(yàn)電極帽分布一覽表
當(dāng)前,我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究取得了一定的進(jìn)展。聾人聽覺(jué)中樞功能受損,主要依靠視覺(jué)進(jìn)行信息加工,進(jìn)而導(dǎo)致語(yǔ)言學(xué)習(xí)方面的困難、抑制控制機(jī)制受損、面孔情緒識(shí)別困難等。因此,已有研究主要對(duì)聾人的語(yǔ)言能力、執(zhí)行功能、面孔情緒識(shí)別能力和聽覺(jué)能力四個(gè)方面進(jìn)行探討。
聾人與健聽人在語(yǔ)言發(fā)展中有很大的不同,普遍存在閱讀困難。在語(yǔ)言加工方面,聾人語(yǔ)音加工的時(shí)間較長(zhǎng),可能慢于健聽人[2]。在詞匯識(shí)別方面,聾人在詞匯識(shí)別中采用了語(yǔ)音中介的路徑策略[3]。但是,聾人也可以不借助語(yǔ)音的中介作用,更傾向于采用正字法策略,借助詞形信息直接通達(dá)語(yǔ)義[4]。在語(yǔ)義加工方面,有研究者認(rèn)為韻律對(duì)聾人語(yǔ)義加工有影響。聾人對(duì)現(xiàn)代漢語(yǔ)韻律的加工是使用手語(yǔ)加工,通過(guò)字形的圖像編碼,直接通達(dá)語(yǔ)義[5]。在言語(yǔ)工作記憶方面,聾童由于語(yǔ)音回路的缺失,無(wú)法接收聽覺(jué)信息,其言語(yǔ)工作記憶在功能以及腦機(jī)制上都與健聽人有一定的區(qū)別。早期的語(yǔ)音輸入也會(huì)影響長(zhǎng)期記憶的形成,CI術(shù)后兒童的長(zhǎng)期記憶不如健聽兒童[6]。因此,聾人在語(yǔ)言能力方面發(fā)展緩慢,在語(yǔ)音加工、詞匯識(shí)別、語(yǔ)義加工、言語(yǔ)工作記憶等方面與健聽人有所不同,聾人傾向于采用正字法、手語(yǔ)加工,使詞形直接通達(dá)語(yǔ)義,以便進(jìn)行語(yǔ)言的學(xué)習(xí)與發(fā)展。
執(zhí)行功能是指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的一種高級(jí)認(rèn)知過(guò)程。一般認(rèn)為,執(zhí)行功能包括抑制控制、刷新和轉(zhuǎn)換三個(gè)子成分[7-8]。
執(zhí)行功能的發(fā)展水平從高到低依次為健聽兒童、植入耳蝸聾童、佩戴助聽器聾童。這一結(jié)果表明,植入人工耳蝸有益于聾童執(zhí)行功能的發(fā)展,即植入耳蝸聾童語(yǔ)言能力的發(fā)展會(huì)影響其執(zhí)行功能的發(fā)展[9]。抑制控制是執(zhí)行功能的核心成分,通常被認(rèn)為是狹義的執(zhí)行功能,指在完成有干擾信息的目標(biāo)任務(wù)時(shí)對(duì)無(wú)關(guān)刺激進(jìn)行抑制反應(yīng)的能力[10-11]。聾童存在抑制控制障礙,在抑制控制過(guò)程中的認(rèn)知監(jiān)控機(jī)制受損,聾童和健聽兒童都有沖突監(jiān)測(cè)機(jī)制,但在認(rèn)知Stroop任務(wù)中,聾童在N450上的負(fù)激活顯著增強(qiáng)[12]。多項(xiàng)研究表明,聽覺(jué)通道受損可能會(huì)影響聾童抑制控制的發(fā)展,抑制控制的損害會(huì)妨礙兒童學(xué)業(yè)、社會(huì)交往和情緒理解等方面的正常發(fā)展。總之,與健聽兒童相比,聾童的執(zhí)行功能尤其是抑制控制發(fā)展存在障礙,認(rèn)知監(jiān)控機(jī)制受損,這是由于沖突監(jiān)測(cè)過(guò)程中注意分配能力受損所致。
聾人不同程度的聽力損失也可能影響其面孔識(shí)別能力和情緒識(shí)別能力,從而進(jìn)一步影響其人際交往[13]。在面孔識(shí)別方面,由先前研究可知,面孔識(shí)別存在右腦偏側(cè)化現(xiàn)象,即右腦比左腦在面孔識(shí)別上更具優(yōu)勢(shì)。但聾人被試左、右側(cè)N170 波幅沒(méi)有顯著差異,在面孔加工上并沒(méi)有表現(xiàn)出此現(xiàn)象,可能是聽覺(jué)能力的缺失阻礙了面孔加工的右側(cè)化偏向[14]。在面孔情緒識(shí)別方面,聾人面孔情緒識(shí)別存在困難。陳瓊進(jìn)行情緒Stroop任務(wù)研究發(fā)現(xiàn),聾童在進(jìn)行情緒面孔識(shí)別時(shí),前額葉、枕葉、顳葉和頂葉區(qū)域出現(xiàn)了障礙,情緒自下而上的視覺(jué)加工、相關(guān)注意和情感語(yǔ)義分配受到損傷,具體表現(xiàn)為聾童在N1、P1、N170 和 LPC 四個(gè)成分上的激活均顯著低于健聽對(duì)照組[15]。聾人在識(shí)別愉快、悲傷、中性面孔情緒時(shí)誘發(fā)的N170波幅都比健聽兒童波幅更大[16],尤其是在識(shí)別恐懼情緒時(shí),聾人需要更長(zhǎng)時(shí)間才能對(duì)面孔主要部位進(jìn)行感知[17]。這種困難還存在于聾人精細(xì)加工面孔的晚期階段。認(rèn)知加工的差異可能是聾人面孔情緒識(shí)別困難的主要原因之一。
聾人聽覺(jué)中樞功能受損,聽覺(jué)能力下降,多數(shù)研究對(duì)聾人的失匹配負(fù)波等特征進(jìn)行了分析。研究表明,聾人與健聽人的神經(jīng)反應(yīng)差異發(fā)生在符號(hào)處理的早期階段[18]。在聾童中,CI兒童在復(fù)雜言語(yǔ)環(huán)境中,早期聽覺(jué)編碼和后期認(rèn)知加工上存在缺陷[19]。對(duì)0—3歲聾童的聽覺(jué)語(yǔ)言能力進(jìn)行研究,采用失匹配負(fù)波測(cè)試可知,對(duì)聾童干預(yù)時(shí)間越早,配戴助聽裝置時(shí)間越長(zhǎng),聽覺(jué)言語(yǔ)的康復(fù)效果越好[20]。先天性聾童大腦皮層跨模態(tài)重組的正?;孓D(zhuǎn)與CI術(shù)后聾童聽覺(jué)功能的恢復(fù)情況相關(guān),特別是顳葉和頂葉周邊視聽聯(lián)合皮層異?;顒?dòng)的正?;谝欢ǔ潭壬嫌绊懥寺犛X(jué)功能的恢復(fù)效果,這對(duì)指導(dǎo)聾童CI術(shù)后聽力恢復(fù)訓(xùn)練和康復(fù)評(píng)估具有重要意義[21]。在成年的聾人方面,對(duì)感音神經(jīng)性聾患者的失匹配負(fù)波特征的分析發(fā)現(xiàn),感音神經(jīng)性聾患者雖聽力損失比較嚴(yán)重,但聽覺(jué)皮質(zhì)仍可覺(jué)察、識(shí)別和分辨刺激[22]。在老年聾患者方面,與健聽人相比,老年聾患者聽覺(jué)中樞功能受損,認(rèn)知功能減退,MMN、P300可作為評(píng)估老年聾患者聽覺(jué)中樞功能、認(rèn)知功能的客觀判斷指標(biāo)[23]。在聽覺(jué)能力鑒別方面,應(yīng)用腦干聽覺(jué)誘發(fā)電位和40Hz聽覺(jué)事件相關(guān)電位對(duì)年齡在1—63歲的36例聽力減退患者的聽力減退情況進(jìn)行評(píng)價(jià),二者結(jié)合對(duì)器質(zhì)性耳聾與功能性耳聾的鑒別診斷更客觀,對(duì)偽聾的鑒別也比較容易[24]。由此可知,聾人的聽覺(jué)能力與年齡、致病原因等方面都有關(guān)系,對(duì)一些聾童進(jìn)行早期干預(yù)能夠幫助聽覺(jué)言語(yǔ)能力的恢復(fù)。同時(shí),ERP技術(shù)在耳聾原因鑒別方面也能發(fā)揮作用。
對(duì)我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的34篇文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn),聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究文獻(xiàn)數(shù)量總體較少;以師范院校教師、學(xué)生以及醫(yī)院醫(yī)生為主,學(xué)科背景多為教育學(xué)、心理學(xué)與醫(yī)學(xué),缺乏跨學(xué)科多領(lǐng)域合作;在實(shí)驗(yàn)被試方面,主要以聾童和聾人大學(xué)生為主;大多數(shù)采用經(jīng)典Oddball范式對(duì)聾人進(jìn)行研究;研究?jī)?nèi)容集中在聾人語(yǔ)言能力、執(zhí)行功能、面孔情緒識(shí)別能力與聽覺(jué)能力上。
1.擴(kuò)大研究范圍,推動(dòng)多領(lǐng)域跨學(xué)科合作
國(guó)內(nèi)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容主要集中于聾人的語(yǔ)言能力、執(zhí)行能力、面孔情緒識(shí)別能力和聽覺(jué)能力等方面。擴(kuò)大聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究范圍是探討聾人與健聽人的不同神經(jīng)生理機(jī)制的途徑。對(duì)于實(shí)驗(yàn)被試的選擇,不僅可以拓寬其年齡范圍,也可根據(jù)聾人的障礙程度、障礙類型來(lái)探討ERP機(jī)制。我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域多集中在教育學(xué)、心理學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域,研究人員以師范院校教師、學(xué)生和醫(yī)院醫(yī)生為主,涉及的學(xué)科領(lǐng)域有一定的局限性,而且缺少跨學(xué)科領(lǐng)域的合作,都是在本學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行研究。特殊教育學(xué)具有交叉性、綜合性的特點(diǎn),涉及教育學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、社會(huì)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)等多門學(xué)科[25]。因此,要加強(qiáng)特殊教育學(xué)與不同學(xué)科之間的聯(lián)系,推動(dòng)多領(lǐng)域跨學(xué)科合作。
2.改變單一范式,采用多種實(shí)驗(yàn)范式研究
我國(guó)聾人ERP實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)范式大多采用經(jīng)典Oddball范式,缺少其他范式以及多種范式相結(jié)合。近年來(lái),隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的興起與發(fā)展,已有諸多研究者采用實(shí)證研究的方法對(duì)執(zhí)行功能進(jìn)行深入的探討,其中Stroop任務(wù)、Oddball任務(wù)、Go-Nogo任務(wù)、停止信號(hào)任務(wù)(Stop-Signal Task)、Simon任務(wù)、Flanker任務(wù)、延遲滿足任務(wù)和兒童賭博任務(wù)等,是常用于執(zhí)行功能的研究范式[26]。未來(lái)可以采用更多的實(shí)驗(yàn)范式,也可以結(jié)合兩種或多種范式進(jìn)行研究。
3.推動(dòng)ERP與其他技術(shù)結(jié)合,深入挖掘聾人認(rèn)知機(jī)制
ERP技術(shù)相對(duì)于行為學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芨顚哟蔚靥接懴嚓P(guān)機(jī)制,當(dāng)前研究大多只得出了行為學(xué)數(shù)據(jù),如反應(yīng)時(shí)間與正確率。未來(lái)的研究可以從以下幾方面入手。首先,合理地選擇和使用多個(gè)電極點(diǎn)和分析方法對(duì)聾人ERP實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析。其次,可以將腦電技術(shù)與眼動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,詳細(xì)探討聾人的認(rèn)知機(jī)制。此外,電磁學(xué)測(cè)量和血液動(dòng)力學(xué)測(cè)量在空間和時(shí)間分辨率上可以互補(bǔ)。近紅外腦功能成像技術(shù)(functional near-infrared imaging, 以下簡(jiǎn)稱fNIRI)能提供腦功能活動(dòng)過(guò)程中的腦皮層血氧代謝信息,血液動(dòng)力學(xué)測(cè)量有著毫米級(jí)的空間分辨率[27]。再次,未來(lái)的研究還可以采用具有更高分辨率的正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Computed Tomography, 以下簡(jiǎn)稱PET)和功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, 以下簡(jiǎn)稱fMRI)等功能成像技術(shù)進(jìn)行更深入的探討,將ERP技術(shù)與fNIRI、fMRI相結(jié)合,深入挖掘聾人認(rèn)知過(guò)程的神經(jīng)生理機(jī)制。