听配能（listening effort）调控研究与临床听觉康复

张敏 Catherine V. Palmer

听配能（listening effort）是认知听力学领域十分重要的研究课题，已受到听力学研究者的关注。人们开始意识到听障者言语分辨率的表现（即结果）仅反应了聆听能力的一部分，听障者如何代偿听力损失达到该言语分辨率（即过程）则往往被忽略。听配能便是反映后者——过程的重要指标。听配能的研究始于上世纪60年代，直到近30年才开始得到深入探究。本文综合听配能的研究历史和现状，围绕其对听觉康复的影响，讨论听配能的研究和应用。

1 听配能的概念

目前，学者们对听配能的定义已达成了基本共识，即指在完成听觉任务以达到语言理解的过程中，由听者主观支配使用的各种形式的资源，换言之，是指聆听者从自身有限的认知资源中分配给听觉任务的精力和能量[1]。

对于听障者而言，为了理解言语，大脑不得不分配额外的能量分析接收到的有限残缺的言语片段，并根据自身记忆及其它可用信息（如说话者表情、手势、唇读、其他听者的反应等）填补空白。这一补偿过程需动用大脑中语言、注意力、记忆力和管控系统等多方面认知储备，而这些因听力下降而动用的储备就是听配能。

2 听配能的特点和意义

听配能是完整评估听觉功能不可缺少的维度。听，不仅是外周听觉系统感知声音的过程，更重要的是中枢听觉系统认知声音的过程。评估听障者听觉功能时，不能只关注外周感音功能（如频率、强度、言语分辨率等）的下降，还要进一步关注听障者大脑对听觉认知资源储备的动用和调节能力（如完成某一言语测试项目听配能花费的多少，以及在不同测试项目间听配能分布情况等）。简言之，听配能的调控反映了听障者是否有能力补偿由听力下降造成的言语理解度差，从而达到对声音意义的高级认知。

听配能是评估听觉康复效果的一个重要指标。有些听觉康复手段（如助听器的数字降噪功能[2，3]）虽然不能直接提升助听后的言语识别率，却能显著减少听配能的支出，使得听障者在得到同等任务表现结果时耗费更少的精力，减少听觉疲劳。如果不测量该指标，则会误认为该干预手段无效，从而限制了听力学家对听障者康复方案的选择。

听配能的调控可以通过听觉康复训练而变得更有效。了解听障者动用和调控听配能的习惯特征，可以帮助听力学家和康复师对其进行有针对性的听觉康复指导。有研究表明，持续动用额外的听配能非但不能保证言语理解代偿成功，沟通顺畅，而且往往使人疲惫不堪，精神压力增加，减少社会活动，降低生活质量[4]。因而，学习有效调控听配能对听觉功能和认知功能已有下降的听障者尤为重要，如老年听障者，因为其残存的听配能储备已经非常有限。

3 听配能研究的理论基础

和研究其它所有认知概念一样，研究听配能也需要基于与行为相关的理论模型。聆听是一项认知活动，从对声音的感知到理解其含义，整个过程关联了听觉及听觉外的大脑神经区域。正因如此，听力学中的听配能被认为是认知心理学中广义配能（effort）的一种特殊形式，并且在研究中引用认知心理学的经典模型作为开展研究的理论基础。常被听配能研究者使用的理论模型：单一资源理论模型[5]、言语理解易度模型[6]和Hockey代偿控制模型。

3.1 单一资源理论模型

单一资源模型是关于注意力（attention）和配能的经典心理学模型（图1），被广泛接受，并一直作为听配能研究的重要理论基础。根据这个模型，听障者要成功完成一项听觉任务需要具备3个要素：一是足够的总体听配能储备，二是足够的瞬时听配能供应，三是恰当的听配能分配策略。

图1 Kahneman单一资源模型

该模型的核心要素之一是注意力容量（或配能）的分配策略。该模型强调任务难度是决定分配政策的最主要因素。任务难度大的听觉活动比任务难度小的听觉活动得到更多的听配能。这一理论预测了个体在单任务和多任务下的表现。在执行单个听觉任务时，听配能随着听声难度的增加而增加，直至听配能达到峰值，随后听配能随听声难度的进一步增加反而减少，产生一个倒U形曲线。当执行多个任务（听声为主要任务）时，在一定程度上，听配能会随着任务总体难度的增加而增加，并且在主要听声任务上耗费的听配能决定了同时完成次要任务的能力。支配给主要任务的听配能越多，次要任务所能用的听配能就越少。

该模型传递两个信息：其一，听配能是有限的，受到个体大脑认知资源储备的限制，如果完成一项任务所花费的资源多，那么余下用于完成其它任务的资源就少了。因而无论是设计言语测试任务用以评估听配能维度的听觉功能，还是设计听觉康复训练课程，对所选听声任务难度的设定都需要考虑个体总的听配能储备。其二，听配能在任务间的分布可以由个体灵活支配，其主要驱动因素是任务难度，较难的任务往往会获得听配能的优先使用权。

3.2 言语理解易度模型

言语理解易度模型（ease of language understanding）是描述语句和语篇层面完成多模态语言输入信息处理容易程度的模型（图2），研究听配能的学者使用这个模型是假定语言理解易度与听配能互为倒数，即言语理解易度越高，所需的听配能就越少。

图2 语言理解易度模型

该模型提出了重要的触发听配能调用的失匹配机制，加深了学者们对听配能调控行为的理解。当语言信号传入大脑时，在大脑工作记忆中枢有一个情景记忆缓冲器，不同感官传递的语言相关信息在这里发生快速结合，该过程称为快速自动多模态音韵结合（rapid automatic multimodal binding of phonology，RAMBPHO）[6]，这一结合过程能将输入信号快速自动地集成单模态或多模态的语音信息流，然后与存储在长期记忆中的语音映像进行比较。如果输入的语言信号清晰明确（例如健听人或成功的助听器配戴者听声），便不会出现失匹配现象，言语理解无需额外动用听配能[7]。相反，当输入语言信号不清晰时（例如耳聋未配戴助听器，背景噪声干扰，很强的口音，助听器或人工耳蜗导致的语音失真），感知到的失真语言信号就会和长期记忆中的语音映像不匹配，于是需要大脑调用听配能对失真的语言信息进行填补。

该模型提示，听配能的激发和调控发生在大脑的工作记忆中枢。听障者本身有3个因素影响语言理解易度（继而影响听配能），分别是长期记忆中语音映像的准确性、长期记忆存取速度和工作记忆容量（包括存储和处理）。这些个体特质可以通过特定的听觉任务进行测定，并且用来预测听配能的消耗量。已有数据表明，在听障者中，工作记忆能力越强，听配能耗费越少[8，9]。语言理解易度模型提示，在评估比较不同人群间听配能调控行为时，不仅需要考虑外界听声条件（比如信噪比、清晰度）决定的听觉任务难度，还应该考虑个体自身在记忆认知能力方面的差异导致的任务难度，因为只有在主观感知到的任务难度等同的情况下比较听配能的支出才更有说服力和临床指导意义。

3.3 二级代偿控制模型

Hockey的二级代偿控制模型[10]是以配能调控机制为中心的理论模型。该模型提出，配能的调控管理分为初级和高级。如图3所示，环路A的调控是初级代偿控制，是基于任务难度的常规调控，而环路B的调控是高级代偿控制，是基于目标的调控。在初级代偿控制环路中（环路A）有一个“行动监控器”，它负责计算实际任务表现和目标值之间的差异；在高级代偿控制环路中（环路B）有一个“配能监控器”，它负责探测是否需要进一步的支出配能。由任务难度驱动的配能调控是自下而上的“被动”过程，而基于目标的调控是自上而下的“主动”过程。

图3 Hockey代偿控制理论模型

Hockey代偿控制模型[10]基于以下几个基本假设：①人的行为本质上是由目标驱动的，包括长期目标和短期目标。②目标状态的控制通常是一个自我调节过程，并且直接决定了为任务表现设定的标准（例如准确度、反应速度和完成顺序）。③初级配能调控机制（环路A）中存在一个与预期任务难度相关的配能预算，而高级配能调控机制（环路B）中存在一个配能上限，两者之差为个体应对额外任务负荷提供了自由调用的配能储备。④环路B中的配能上限主要与个体的认知能力、动机、判断、容忍度和情感状态等相关。⑤配能可以由个体主动分配和控制，并服从策略资源管理决策，而不仅仅是被动地由任务难度驱动。⑥大脑对配能的主动调控激活交感神经系统，可出现瞳孔扩张和皮质醇分泌增加等生理反应，因而可以通过生理方法测量。

根据二级代偿控制理论，当一个人完成一项容易的任务时（如安静环境下的阈上言语识别率测试），首先会设立一个任务表现的目标值（如80%正确率），在完成任务的过程中，环路A的“行动监控器”会持续将当前的任务表现与该目标值相比较。如果当前任务表现（如得到70%的准确率）与目标有小偏差，大脑会自动快速地调整配能以纠正任务表现，使之重新达到目标值。因为此时任务的难度完全在个人的能力范围之内，所以不需要刻意地调用更多的配能。

然而，当任务的复杂性增加（如噪音环境下的言语测试），或者任务完成的标准定得很高（如100%正确率），导致当前任务表现与目标值的偏差很大时，环路A的自动纠正就显得不足了，此时需要高一级代偿的参与，有意识地调控配能以达到当前任务表现与目标值匹配。这一概念与Rönnberg及其同事[6，7]在言语理解易度模型里提出的失匹配机制有相似之处，只是言语理解易度模型里的失匹配关注的是信号输入端，比较的是人耳感知的语言信号与记忆中语音映像；而二级代偿控制模型里的失匹配关注的是输出反应端，比较的是实际任务表现和目标期望值。此外，在语言理解易度模型中作为比较参照的语音映像在个体内相对稳定，一旦形成则不会有太大改变，如一旦大脑记住了“苹果”，其发音在记忆中基本不会变化。与之对照，二级代偿控制模型里的任务表现目标值相对不稳定，随时会因为个体主观对配能消耗的成本效益分析结果而发生改变[11~13]。

当配能由于任务表现的失匹配而从初级调控（环路A）转向高级调控（环路B）时，其支出不再是快速自动增加以满足新的任务需求，而是由高级环路中的“监督控制器”决定采用什么分配策略。例如，参会领导的发言很重要，听众的大脑会积极地动用工作记忆或执行控制资源保障足够的配能储备以维持高度的注意力并理解发言内容。在这种情况下，聆听任务被赋予优先级，个体也能感受到配能的消耗，这种策略称为“积极应对”。当任务不重要时，个体可能只动用少量配能储备，并且对任务表现的要求会降低，这种情况下，注意力和工作记忆的使用以及任务完成准确度等都会减少，提示个体不愿花费努力，并且愿意接受较差表现的结果，这种策略称为“消极应对”。还有一种比较极端的情况，当任务难到一定程度（比如要求一个外语零基础的学生听懂一堂外语专业课），即使动用全部配能也不能到预期目标时，个体会选择放弃努力[14，15]。由此看出，采用何种应对策略取决于个体对任务成本和价值的分析。

上述几种典型配能调控策略在听力学以外的许多领域都被观察到，证实了个体主观能动因素对策略的选择和对最终任务表现结果的影响[16，17]。在听力学领域，关于听配能的研究刚刚开始涉及到对个体主动调控配能的策略方面。以往的大量研究主要基于单一资源理论模型，研究结果显示，投入的听配能和任务难度成正相关，不论任务表现是否改变，难的任务比容易的任务消耗更多的听配能[18~22]。在这些研究中，任务目标和任务项目的优先权往往由实验者预先规定，并且听觉任务没有为受试者提供听觉代偿选项（比如允许重放声音刺激信号，允许做笔记等）。因此，在这样预设的条件下，观察到的听配能调控行为被人为地限制为“积极应对”，而不是Hockey二级代偿控制模型预测的目标驱动的动态配能调控。新近的几项关于听配能的实验研究在任务难度因素的基础上增加了动机因素，也就是二级代偿控制模型高级调控（环路B）中影响配能激发的因素之一。Koelewijn及其同事[23]采用噪音下言语的听觉任务研究听配能时发现，当任务奖励越高，听配能的支出也越高，在任务难度大且有高奖励的情况下，听配能的消耗最大。此结果与其它听配能的实验研究结果类似[24~26]，然而，目前仍然缺乏能够体现除“积极应对”以外的其它听配能调控策略的实验研究。

二级代偿控制模型告诉我们，听配能调控一部分受任务难度驱动，而更多是受个体认知情感因素驱动，因为后者直接决定了个体对任务目标的设定和对听配能调控策略的选择。在评估听障者是否能够灵活有效地支配听配能时，除了任务难度，还应该纳入个体差异因素（如认知能力、动机、判断、容忍度和情感状态）对激发动态听配能调控的作用，让听障者对任务的价值做出多方面的判断。

3.4 三个理论模型间的关系

著名的心理学家Mulder[27]提出，配能从概念上分为两种：一种与任务难度相关，另一种和精神状态执行控制相关。前者主要是由任务的负荷（如对注意力的需求）决定；而后一种概念上的配能则涉及个人的心理，强调通过改变自身精神状态（如唤醒水平、努力程度、激活水平）积极参与完成认知任务，以达到目标结果。后者是更高一级的认知活动，主要受到指令、压力、动机、重要性、表现结果、成就感和人格等因素的影响。

单一资源理论模型阐述了听配能驱动和调控的部分机制，着重阐述了第一种概念的配能，从注意力认知的角度提出了配能的调控原则主要根据任务的难度[5，28]。虽然在该理论模型中也有提及个体内在倾向与瞬时意向对配能调控原则的影响，但并未详细说明。作为补充和延伸，言语理解易度模型将有关听配能的大脑认知范畴从注意能力扩展到了工作记忆能力，并针对性地解释当输入语言信号退化时（如听力损失，更换声音信号处理设置等）听配能的激发和管理。该模型提出个体内在认知的差异（尤其是个体工作记忆能力差异）对语言理解易度的影响，即从个体自身能力和外在任务特性两个角度审视任务难度对听配能调控的作用，虽然仍是主要阐述第一种概念上的配能，但深度和广度得到了延展。很明显，听配能由目标驱动的特质未能体现在上述两个理论模型中，而由Hockey提出的二级代偿控制理论[10]弥补了这一空白，将两个概念的配能相结合，更全面地解释配能、任务需求、主观目标和任务表现之间的复杂关系，并提供了动态策略性配能控制机制，突出了人自身的认知情感因素对配能调控的影响。这是对Kahneman单一资源理论模型和语言理解易度模型极其重要的补充和区分。

4 研究听配能调控对临床听觉康复的指导意义

如前所述，听配能是反映听障者听觉功能的一个隐性指标，属于听觉认知维度，与听觉感知维度同等重要。尽管目前学者们对于听配能研究的重点还是在听配能理论构建、听觉任务的设计和听配能的测量方式这几方面，真正将听配能应用于临床实践还有一段距离，但是，基于已有的研究成果，不难预测，了解个体听配能调控行为规律对临床残余听觉功能诊断、听觉康复干预和效果评估均有重要意义。

4.1 全面听觉功能诊断

临床上，标准的纯音测听和言语识别测听能够准确反映外周听觉功能，但并不能反映听障者言语理解——聆听的高级目标的能力。当言语理解任务被用于听力评估时，外周和中枢听觉处理功能才能得到较完整的诠释。然而，仅凭言语理解准确度的结果并不足以判断听障者真实的听觉功能，例如，通过改变任务难度（依照单一资源理论模型），测试出听障者能够理解70%的言语信号，听力学家并不能据此判断这70%的准确度是否为该听障者能够取得的最好成绩，因为有可能该患者的确很用心听了，却只能达到70%；也有可能他/她并没有尽最大努力去听，轻松得到70%的准确度。因此，判断70%的准确度是否为该患者听觉能力的极限，应该掌握听障者工作记忆容量（依据言语理解易度模型），并且在用声学方式改变言语理解任务难度时增加二级代偿控制模型所建议的关于个体动机（如奖励、压力、任务表现反馈）等不同测试条件，在测量言语理解度的基础上，增加测量听配能。如此，便能对听障者的残存听觉功能动态范围，以及大脑认知系统对听损的动态补偿能力和效果有全方位的认识。

在临床听觉能力评估实践中，应该为患者和听力学家提供既包括“听觉过程”又含“听觉结果”的尽可能全面的听功能信息。即除了纯音听力图、言语分辨率得分图等，还可以提供一张听配能效图（图4）。通过该图向患者展现其可用的听配能储备量、自身能处理的听觉任务难度范围以及听配能的调用可以达到的效果。从“稍难”和“很难”两类言语理解任务中可以看出，该假设的听障者具备有可动态调节的听配能储备（听配能的动态范围需要通过测量不同聆听指令下的瞳孔或脑电等生理指标来反映）。当充分调用听配能时（即全神贯注地听），任务表现比不专心听时总体提高了85%左右。对于“极难”的任务，该患者即使动用了全部的听配能，也未能达到比较理想的准确度，说明“极难”的任务超出了听配能的补偿范围。对于容易的听觉任务，则无需消耗很多听配能便能达到70%以上的准确度。

图4 听配能效图构想

4.2 听觉康复干预

测量个体听配能调控的行为习惯能够帮助听力学家制定更有效的听觉康复方案。目前两类主要的听觉康复手段是助听干预和听觉训练。助听设备已经进入人工智能时代，能够通过智能算法对环境进行快速分类并调整最佳频响（如自动情景识别），也能够实现与其它设备的智能无线连接，但都还仅限于对输入的声学信息进行处理和判断。科学家们正在致力于研究一种能够知道“配戴者想要听什么”的智能助听器，根据配戴者的意愿来自动优化声学参数。这在很大程度上依赖对听配能的研究。如果能成功研发出一种快速、准确、客观、实时测量听配能的方法，就可以知道配戴者“想听什么”，因为只有在想听的情况下个体才会动用听配能。当这一信息传递到助听装置，便能启动信号处理器寻找当下最优化的声学参数并立即执行。于是助听器的自适应功能就从单纯根据外界声学环境转变为根据配戴者听声意愿，实现真正的人工智能化。

在听觉训练方面，除了对语音结构的重复性训练，还需要对听障者听配能资源的强化及策略性调控进行指导，尤其是对语后聋和成人听障者。听障者由于听力下降而不得不挪用大脑的认知资源以补偿言语理解的损失，从而减少了听觉以外任务所能分配到的资源（基于单一资源理论模型的预测）。然而，听觉训练可以从两个方面帮助其提高听觉功能：其一，锻炼认知功能，特别是工作记忆能力（基于语言理解易度模型），保存甚至提高听配能的储备；其二，教会其如何有效管理现存有限的听配能资源，根据二级代偿控制模型，在设计听觉训练内容时融合一些影响高级配能调控的因素，指导听障者根据自身的听配能储备，建立合理实用的任务价值评价系统，学会给每个听声任务打一个“价值分”，用以指导听配能的调控。图5是针对图4的假设案例，提出的听配能调控训练目标，即对于潜在的、能产生积极任务表现的听配能储备，予以充分挖掘和鼓励；而对于无效的听配能支出则可以教会其变通，保存能量，等确实需要时再调用。简言之，指导听障者什么情况下要用心地听，什么情况下可以让耳朵和大脑休息。掌握听配能调控的技巧可以减少因为过度花费听配能导致的听觉疲劳、精神衰弱、拒绝使用助听器装置和消沉。

图5 听配能策略性调控训练目标

4.3 康复效果评估

听力学家需要根据干预效果制订和调整为听障者设计的康复方案。目前绝大部分评价干预效果的方法仍然局限于考量干预前后的任务表现，包括完成听觉任务的准确度、完成的快慢（反应时间）、完成50%准确度所需的各种阈值等。这些指标相对直观，易于操作，方便理解。然而，干预手段的有效性有时不仅仅体现在任务表现上的提高，比如有些助听装置的信号处理算法和各种智能功能，它们对言语理解度的提高可能贡献不显著，却能够显著降低听配能的使用，从而使聆听更为轻松。

图6例举了几种结合任务表现和听配能使用的康复效果评估结果。如果仅仅依据言语理解度来评估某种干预方式的效果，那么A和C都提示该干预有效。如果在完成言语理解度测试的同时测量了听配能，则会发现，B实际上也支持了干预的效果，因为达到同样的 言语理解度，听配能的使用明显下降，说明听障者能够释放一些大脑认知储备，听得更有效和轻松，并有能力同时处理其它的认知任务。C虽然显示有理解度的提高，但也反映出需要耗费更多的听配能。该结果提示，听配能储备（或容量）在干预后有所提高，但干预前后听配能使用的效率并未发生太大变化。B可以用来解释为什么有些患者戴上助听器后效果一般，但很乐意继续配戴，而C可以用来解释为什么有些患者戴上了助听器听得更清楚了，可不愿意坚持配戴。图中D是典型的干预失败的例子，干预后的理解度没有提高，而听配能的使用却有所增加，患者会感觉到干预后听起来更费劲。看到这样的结果，听力学家要及时修改助听方案。

由此可见，测量干预后听配能的使用，可以提示干预方式对聆听效率的改变，如果效率提高了，会促进听障者对助听设备的接受度和对康复干预的依从性。与单一的听觉任务表现评估相比，结合对听配能的评估能够更全面的展示康复干预手段为听障者带来的益处，也有助于听力学家从不同角度为听障者咨询指导积极接受听觉康复的意义。

图6 结合任务表现和听配能使用的康复效果评估结果示例。A说明干预后言语理解度提高，听配能使用无变化（干预成功）；B提示干预后理解度无变化，但听配能使用明显减少（干预成功）；C说明干预后理解度和听配能使用均有所增加（干预效果有待商榷）；D显示干预后理解度无变化，听配能的使用反而增加（干预失败）

虽然我们对听配能这一隐性认知概念的认识已经逐渐加深，但研究者们还需要从以下几个方面努力才能实现其广泛的临床应用。首先，我们需要更多基于配能理论模型的实验研究，特别是二级代偿控制模型，探索当人们面临一项听觉任务时，究竟是如何整合各种相关的信息（比如任务难度，奖励，压力，任务表现）形成一套应对策略利用有限的精力和资源去完成任务的。自我主动调控配能的概念启发听力学研究者不仅要研究量化的听配能（即配能的多与少），更要关注个体化和多样化的配能分配模式（即配能的分配规律）。其次，听配能作为心理学配能概念的分支，应该既与广义的配能具有同质性，也应存在跟听觉相关的特异性，尤其是在听力敏感度下降的人群。人们的认知情感功能个体差异很大，暗示着不同年龄段（儿童、成年人、老人）及不同个体可能运用不同的配能调控机制。因而，对不同队列人群的听配能调控行为进行科学系统性研究亟待开展。第三，听配能作为一个特殊的听觉功能维度，无法用传统听力测试或心理声学测试来测量评估，但是它可以通过生理测量、行为测量和问卷法间接获得。由于各种测量手段的信度和效度差异较大，目前学者普遍推荐采用生理学方法（如瞳孔扩大、脑电波、心率变异度、皮肤电导等）和神经脑成像（如功能能行核磁共振fMRI）技术。但这些方法耗时较长，成本偏高，对测试者编程、信号处理和生理信号结果解读的能力要求较高，暂时尚无法普及。研究者们正致力于寻找一种适用于临床的、快速、准确、简易的听配能测量技术，希望不久的将来，听配能的评估能够像纯音测听一样在临床听觉康复实践中得到广泛应用。