盲人的听觉优势、神经机制及教育启示
2018-04-03徐丽丽赵小云
徐丽丽 赵小云
(淮北师范大学教育学院 安徽淮北 235000)
盲人的听觉优势、神经机制及教育启示
徐丽丽 赵小云
(淮北师范大学教育学院 安徽淮北 235000)
盲人失明后的听觉能力倍受关注。事实上,大量研究已经证明,盲人在言语感知、听觉记忆、声源定位、说话人辨识能力等方面比正常人有优势,表明具有代偿行为发生,但一定意义上与失明年龄和失明程度有关;现代认知神经科学认为,大脑具有跨模式可塑性,盲人受损的视觉脑区并没有闲暇,神经通路经过重新调整和充足,参与到其他感官模式中发挥作用,加强了听觉区域的感知。因此在盲教育中应重视对盲人听觉的培养和训练,以代偿视觉的缺失。
盲人;听觉优势;代偿;神经机制
一、引言
视觉和听觉是人类的主要感官,它们能在瞬间为我们传递与外部世界良性互动的大量信息,使我们更准确地识别周围环境。然而,由于疾病或先天原因,很多人不幸失去了视力,给学习、工作、生活带来很大不便。《圣经》上说,上帝关上一扇门,一定会打开一扇窗。那么,上帝为盲人打开的这扇窗是什么呢?许多卓有成就的盲人音乐家,如中国古代号称“天下之至聪”的著名乐师师旷、近代创作出千古绝唱《二泉映月》的阿炳等,似乎让我们相信盲人在听觉方面有超出常人的能力。那么,盲人真的能在听觉中发展出更好的能力来补偿他们视力的不足吗?脑成像等认知神经科学研究发现,盲人在听觉方面较普通人的确有很多优势,那是由于盲人的大脑皮层视觉区域被听觉区占领,盲人听觉能力高于普通人是“功能代偿”的表现[1]。另外人的大脑具有可塑性,盲人的大脑通过进行重大的功能重组变化来适应视力的缺乏。那么,盲人的听觉与正常人相比有哪些优势?如何进行听觉对视觉的代偿?本文对该领域的有关研究成果进行了梳理,探讨其对盲教育的启示意义,以期挖掘盲人潜能、促进盲人更好地适应社会。
二、盲人的听觉优势
失去视觉后,盲人不得不转向其它感觉,包括听觉、触觉、味觉、嗅觉和本体觉,才能更好地获得周围环境的信息,一般认为,盲人的其他感觉可能会变得异常敏锐。许多研究通过盲人与视力正常人对比,发现盲人的听觉能力在诸如细节感知、语音识别和听觉记忆等方面表现得更出色,早期盲人还可以在双耳和单声道听力条件下更准确地进行声源定位,盲人通过听觉部分代偿了缺失的视觉功能。
(一)优势一:细节感知。
1.言语细节感知。Mé nard等人用不同的合成元音连续统进行元音辨识实验,让盲人和正常人识别三元组中的第二个元音是否与第一个或第三个元音相同。盲人对元音连续统/e/-/ε/和/ε/-/a/的辨别分数明显高于与正常人。所有其他元音连续统的调查(如/i/-/e/,/i/-/y/和/y/-/u/)盲人的识别表现也更好[2]。在一项研究中,让参与者识别外国语中的相似辅音,盲人参与者再次表现得比正常人好,但不具有显著性。此外,先天盲人在听觉元音辨识任务以及听觉情绪辨识任务中表现也优于正常人,为盲人能够感受到更微妙的言语细节提供了强有力的证据。
2.音调和音高感知。我们已经知道盲人能够比正常人更好地通过声音定位自己,但是这种增强的意识是否扩展到其他听觉领域,例如,听音乐或声音。Gougoux等人在一个涉及早盲、晚盲和正常人的音调辨识实验中,让被试辨别音调变化的方向(频率变高还是变低),调查显示盲人能更好地判断声音之间音调变化的方向,即使变化的速度比正常人感觉到的速度快十倍,但只有当他们在年龄较小时才具有这种优势,失明的年龄越小,表现越好,可见早期的脑可塑性是最佳的。[3]但也有研究者对此提出异议,Yates等人调查了盲人和正常人感知两个相继呈现的纯音之间的响度差异的能力,没有发现两个群体之间有任何显著差异。[4]Starlinger和Niemeyer在测试盲人和正常人的阈限强度差异时,也没有观察到任显著性差异。[5]以上结论出现了矛盾和不一致,需要以后的研究进一步探讨。
(二)优势二:听觉注意。听觉注意是指听者意识到声音的存在的能力。为了比较盲人和视力正常人的听觉注意,Hugdahl等人设计了双耳分听实验,通过耳机将不同音节同时呈现给聆听者的左耳和右耳,盲人明显比正常人人回答出更多正确的音节。此外,当听者的注意力集中在一个特定的耳朵时,盲人给出了更多正确的答案。[6]Hohmann等人在实验中要求被试检测出发生在不规则时间间隔具有低信噪比的信号,结果显示盲人在听觉警戒任务中的表现也胜过正常人。[7]Jafari等人的来自对听觉感知整合的研究表明,盲听者的优越性已经在早期的知觉处理阶段中显现出来[8]。此外,听觉停顿即当两个听觉刺激先后呈现时会发生掩蔽效应,面对短暂的声音间隔时,Goddard等人发现在先天盲人中遮蔽效应似乎减弱[9]。
(三)优势三:听觉记忆。
1.短期记忆。绝大多数的记忆研究表明,盲人在短期、长期记忆方面的表现均优于正常人。盲人在记忆成对词的短期记忆实验中略显优于正常人,有趣的是,当词对没有任何有意义的关联时,优势更显著。由此可见,完全机械,基于听觉的瞬时记忆在盲人中比在部分正常人中更好地发展。早盲人的表现比晚盲人更好,在任务表现与失明年数之间发现轻微的正相关。Withagen对10岁先天盲童进行了三个不同的短期记忆任务实验。第一个任务是要求参与者以相反的顺序回忆一系列数字;第二个任务是听两句话,回忆两句话的最后几个词,并判断句子是否包含真实或虚假的陈述;第三个任务则是学习并掌握10个物体名称。实验发现,10岁先天盲童在三项任务的表现均优于正常人[10]。
2.长期记忆。许多研究提供证据表明,与正常人相比,盲人的长期记忆也得到增强。使用语义编码和物理编码两种不同的编码策略对先天盲、后天盲和正常人进行了长期记忆实验。对于语义编码,被试必须命名呈现的环境声音;对于物理编码,听众不得不将听到的声音质量评价为从刺耳到柔5个等级。所有的语音刺激是不同的,但是有些在概念上非常相似,例如狗的吠声和另一只狗的吠声。实验分两次进行,在第二次任务中,两个组的听众被提供了更大的声音环境,并且必须指出他们在第一次任务中已经听到了哪些声音。结果表明,先天盲人表现优于后天盲人和视力正常人,然而,只有先天盲人与正常人之间的差异才达到统计学意义,当与年龄匹配时,晚盲和正常人之间的差异也变得显著[11]。Pasqualotto等人为了研究盲人参与者实验性听觉记忆检索功能增强的可能性,设立了先天盲,后天盲和正常人的记忆实验。所有参与者被呈现了几个与“lure”语义相关的词,但“lure”这个词本身没有出现在列表中。结果表明,先天盲人不仅可以回忆更多的与“lure”相关的词,而且错误记忆率低于后天盲和正常人。[12]
(四)优势四:语音识别。
1.言语识别。言语识别是考察个体感知和理解言语能力的重要指标。在对盲人和正常人进行的言语识别实验中,Niemeyer和Starlinger发现在所有语义层面盲人都显著优于正常人,在具有和不具有背景噪声两种环境下的句子识别调查表明,在最高语义级别下盲人的优势最显著。[13]Rokem和Ahissar等人也确认盲人在噪声存在时区分语音的能力增强。[14]众所周知,一些盲人可以以高度加速播放的速度听录音书或从屏幕阅读器输出的音频。Moos等人最近的几项研究表明,盲人在理解超快速言语方面优于正常人,其中一些盲人甚至能够理解每秒多达22个音节的压缩语音。这些结果表明,盲人的语音处理普遍大大提高[15]。
2.说话人辨识。基于视障人士通常会拥有更为敏锐的听觉,从而使他们能够更好地区分语音的语调模式的假设,有人提出盲人作为犯罪行为的受害者时可以出庭作证,或者可以训练为法医分析师的假设。为了验证这一假设,Braun对153名盲人(其中74名先天盲人)和153名视力正常者的说话人识别能力进行了调查。声音信号质量包括录音室录音、手机录音或耳语扬声器录音,提供的语音阵列一半包括以前听到的目标声音,另一半目标声音不在阵列中,仅包含干扰者的声音,目标声音首次呈现与执行任务之间分别相隔1、3和6周,让参与者判断先前听到的目标声音是否出现在呈现的声音阵列中。实验结果显示:盲人在录音室质量条件下的表现胜过正常人,两者之间在1、3和6周的三个时间间隔内没有发现显著差异。盲人和正常人在从包含目标声音的声音阵列中选出目标声音方面要比在目标声音缺失阵列中显著更好。一个轻微的趋势表明,盲人在目标声音不存在的阵列中作出更多的正确拒绝,在录音室质量条件下,这种趋势变得显著。鉴于盲人超常的说话人辨识能力,研究者提出该研究对盲人涉足法医语音学领域提供了有力证据[16]。
3.声源定位。一些研究者认为,先天失明的人比视力正常人可以更准确地定位声音。然而,另外一些研究者则持不同观点,他们认为盲人在这方面并没有特别的优势,人们之所以认为盲人听力好,只是一种心理感觉。为了验证盲人在定位声音来源问题上是否真的具有优势,Lepore等人进行了一个很经典的实验。实验在一间没有任何回声的房间里进行,共选择19名被试,其中12人先天就是盲人或是在年纪很小时就失明了,他们依次被要求坐在一个由16个喇叭组成的半圆形装置面前,研究者随机地让其中某一个喇叭发出声响,然后让这些被调查者来鉴别声音是从哪个喇叭发出来的。结果发现,如果用两只耳朵听,盲人和普通人的听力没有什么不同,但单耳测试,有5名盲人显示出了他们在声音定位能力上的优势,而没有任何一名视力正常人能有这样的表现[17]。也有研究表明,先天失明的人比视力正常人可以更准确地定位声音,但仅在外围,而不是在中央区域。
三、盲人听觉优势的产生机制
长久以来,人们认为,视力缺乏可以用剩下的感官代偿,盲人的行为代偿现象获得了许多研究的广泛认同。研究证明盲人特别是小时候就失明或先天性的盲人,其大脑可能经历一场十分微妙的重组,这些补偿行为可能与脑的整体结构和功能组织的潜在变化密切相关。
(一)大脑的跨感觉通道重组。我们不同的感官经常一起工作来增强感知力,例如我们能够了解正在嘈杂的酒吧里谈论的人的话,或者说出其他声音来自哪里。事实上,跨感觉相互作用非常普遍,许多脑区,包括以前认为只是处理模态特征信息的早期感觉皮质区域,现在已知可以接受多感官输入。[18]早期盲人或聋哑人使用剩余感官的方式有时会发生深刻的变化,这就是感官之间密切关系的另一个表现。人的大脑神经网络四通八达,相互连通,彼此之间会发生跨感觉通道重组。早在19世纪,Levy就对盲人大脑开展了研究,他自己失明了,用一根电池和五根电线比较了大脑和视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉这五种感官。根据他的理论,在“电池”的总能量被分配到只有四“线”的情况下,失明导致其余感官得到更好发展[19]。Levy的研究方法朴素而简单,而现代功能性磁共振成像(fMRI)、经颅磁刺激(TMS)等脑成像技术使得我们可以更清楚、准确地了解盲人在进行听觉任务时的大脑活动情况。
Gougoux等人提供了在进行fMRI扫描时声带和非声带声音刺激时盲人和视力正常人的情况,当将所有(声带+非声带)刺激的血氧饱和度水平(BOLD)与基线进行比较时,盲人在枕叶区显示出比视力正常人活性增强,在听觉区域观察到相反的结果;当将对声音刺激的血液动力学BOLD反应与非触发刺激引起的BOLD反应进行比较时,所有参与者在双侧颞区特别是沿着上颞龈(STS)声带刺激活性增强。更详细的分析显示,与后天盲和视力正常人相比,先天盲人在左STS中的激活明显更强。[20]此外,先天性盲组在双侧梭形区域呈现较强活性(略高于统计学显著性)的趋势。研究者称这个结果很符合声音是“听觉面孔”的提法。
在过去的几十年中,研究者进行了大量的关于盲人视觉剥夺之后神经系统重组的脑成像研究。Kupers等人发现枕叶脑区域主要与视力加工有关,也可以在盲人处理听觉、触觉或嗅觉刺激时被激活。[21]Amedi等利用TMS对盲人和视力正常人执行盲文阅读任务或口头处理任务时的枕叶脑区域进行刺激,发现TMS降低了盲人参与者的任务表现[22]。也就是说,盲人的视觉脑区并没有闲暇,而是被其他感官模式“挪用”参与了其他任务的处理,加强了其他感官的能力,这对为什么盲人在各种非视觉任务中表现优于正常人是一个很好的解释。比较先天性盲人和正常人的胼胝体(连接两个脑半球的纤维)显示,包含携带听觉信息的纤维胼胝体的峡部在先天盲人中显著扩大。
Burton等人关于休息状态功能连通性的研究表明,盲人在纹外视觉皮层以及视觉和非视觉感觉网络之间似乎比视力正常人具有较弱的功能连通性,然而,视觉皮质和认知控制网络之间的功能连接(例如记忆,注意力,任务切换)在盲人中更强大。[23]Elbert等人在类似的研究中,发现虽然枕叶皮层的功能连通性减少,但是与视力正常人相比,早盲患者枕骨皮层和前额叶皮层之间的联系更为强烈。[24]在MEG(脑磁图)研究中显示,盲人的听觉皮质中的音质图比正常人大1.84倍。许多研究证实,并不是所有的听觉任务都能激活视区,盲人视区的激活与任务的复杂程度可能呈正相关,也就是说盲人听觉的优势表现为复杂而不是简单的任务。
(二)神经系统的可塑性。上述生理学和脑成像等研究表明,盲人视区被募集参与了听觉加工过程。但是,我们一般认为的专司视觉的视觉皮层为何能够参与加工非视觉功能?大脑内部这种类型的重组究竟是如何发生的?其背后的神经基础又是什么?这要从普遍存在的神经可塑性谈起[25]。一种感觉的丧失可能导致其他感官使用方式的变化,这是跨模式的可塑性。神经可塑性是指神经系统为不断适应外界环境的变化而改变自身结构的能力,包括神经组织的正常发展和成熟、新技能的获得、在神经系统受损以及感觉剥夺后的代偿。[26]
在自然环境中,必须不断更新神经系统,以反映感官输入和行为目标的变化。由于没有皮层听觉空间的明确地图,所以对声音定位的研究也可以为复杂的神经系统的可塑性提供更广泛的洞察力[27]。Hoover等人对单眼人声音定位的研究表明,失去一只眼睛的人具有独特的视觉剥夺形式,将视觉传入信号减少一半,并且潜在地也可能导致跨模式的可塑性[28]。单眼人声音定位的能力的提高不仅在盲域发生,不可思议地同时出现在非盲域。可见,听觉处理的适应性变化似乎发生在整个视觉领域,而不仅仅是单眼人剩余视力领域。因此,听觉空间能力的提高可能与失去一半的视觉感官消除了立体视觉相关,也就说,一定的视觉感官缺失可以增强听觉感官的空间感知能力,由此可以推测,跨模态可塑性通过神经网络的重组导致了空间感知加工处理能力的提高,使得单眼人具有更准确的声音定位。古人言“用则进,不用则退”,所以盲人处理视觉的大脑皮层,因忙于处理听觉信息,当他们不得不用听力来弥补视力的不足时,听力及其控制听力的大脑相应区域,就会高速运转,并逐渐加强,从而有了比正常人强的听觉能力。
四、对盲教育的启示
关于盲人听觉能力和代偿机制的研究为视力缺陷人群的补偿教育提供了理论依据,对他们的教育和学习具有重要、积极的意义。
我国是世界上盲人较多的国家之一,盲的患病率约为0.5%,约有盲人700多万,占世界盲人总数的18%。人口调查显示,我国视力残疾的患病率为1.53%,据此推算,我国视力残疾的人数达2003.5万人。[29]面对如此庞大的群体,如何对盲人开展教育以培养他们独立生活能力、创造更多适合他们的就业岗位是社会关注的焦点,也唯有此,才能帮助盲人在社会上找到应有的位置,确保盲人在全面建成小康社会的路上不掉队。
首先,积极主动地对盲人进行听觉能力训练。人类经过长达数万年漫长的进化,为了更好地适应环境和生存,应对自然和自身的不利条件,不会让一个器官闲着,而是会最大地调动自身器官的可用性,神经系统跨模式可塑性为盲人代偿行为的发生提供了基础,但代偿的发生不是自然而然的,需要后天的教育和学习。明眼婴儿和儿童可以在不经意间获得大量的视觉信息,而视觉障碍儿童需要主动探寻才能获得同样信息。从这个意义上说,盲人天生不是超人,他们展现的听觉优势很大方面是由于接受了大量的训练,这种听觉训练不会使盲人成为天生的言语科学家,但是通过特殊的训练,使得他们掌握某一领域的专业技能从而促进就业被证明是非常有用的。目前社会为盲人提供的职业多为调音师、按摩师等,职业种类较为单一。近年来,越来越多的高校向盲人敞开大门,一些盲人学生也以优秀的成绩证明他们不比普通学生差,但盲人进入大学后的专业设置缺少选择性,盲人的就业前景不容乐观。面对如此严峻的形势,有意识地对盲人进行代偿教育,充分挖掘盲人听觉方面的潜能十分有必要。
其次,抓住关键期及早对盲人进行听觉训练。由于先天盲和早盲比后天盲听觉优势更明显,可以看出年龄是影响大脑高级皮质功能可塑性的主要因素;脑成像等技术的研究也表明盲人的跨通道重组确实参与了听觉加工,而且这样跨通道重组功能具有一定的关键期。所以要抓住关键期,及早对盲人的听觉能力进行有针对性地科学训练,使盲人真正成为听力超人。例如听距离感的培养,能有效地提高盲人独立生活和行走的能力,是盲人日常生活一种重要的生存技能,可以有效地让盲人避开有声障碍和获取行走中听到的有声信息,帮助盲人安全过马路,准确判断来往车辆的距离。盲人听觉距离感的培养要宜早不宜迟,越早进行训练效果越好。[30]
最后,提高训练的科学性和针对性。盲人在执行复杂任务时听觉优势更明显,也就是给定听觉任务的复杂程度对盲人是否可能优于正常人发挥关键作用。盲人的优越性只表现在涉及更高级别听觉功能的复杂听觉任务中,例如在双耳聆听任务中的噪音中的语音识别和声音定位实验。因此要认识到盲人的听觉优势在哪些领域和多大程度上进行代偿,针对这些特点,给予合理期望和科学指导。听觉阅读通过倾听录音带来感知信息资料,是视觉损伤者接受外界信息、提高生活质量的一种重要阅读方式,也是工业化国家盲教育康复领域内普遍采用的阅读方式[31]。为了使视觉损伤者高效率地进行听觉阅读,可以利用盲人的在言语细节感知、声音定位和声音辨别方面的优势,进行有针对性的训练,当然了,前提是向盲人提供有声读物和便利设备。
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Auditory Superiority,Neural Mechanism and Educational Enlightenment of Blind People
Xu Lili Zhao Xiaoyun
(School of Education,Huaibei Normal University,Huaibei,Anhui 235000)
Blind people's hearing ability after blindness has drawn much attention.In fact,a large number of studies have shown that blind people have advantages over normal people in terms of speech perception,auditory memory,sound source localization and speaker recognition ability,indicating that compensatory behavior occurs but are somewhat related to the age of blindness and the degree of blindness.Modern cognitive neuroscience holds that the brain has cross-modal plasticity.There is no leisure time in the blind brain areas.The neural pathways are readjusted and adequate,participating in other sensory modes and strengthening the perception of the auditory area.Therefore,in blind education,attention should be paid to the training and training of blind people to compensate for the lack of vision.
blind;auditory superiority;compensation;neural mechanism
G761
A
2095-0438(2018)01-0084-06
2017-09-20
徐丽丽(1977-),女,安徽淮北人,淮北师范大学教育学院在读硕士研究生,研究方向:特殊教育基本理论;赵小云(1980-),男,山东莱阳人,淮北师范大学副教授,心理学博士,研究方向:教育心理学,特殊儿童心理发展与教育。
2017年度安徽高校人文社会科学研究项目(SK2017A0361);2016年度全国教育科学规划课题教育部青年项目(EHA160443)。
[责任编辑 杨贺]