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原來,聆聽也像做運動,需要使力

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2021/06/25 ・3634字 ・閱讀時間約 7 分鐘
  • 作者 / 雅文基金會聽語科學研究中心研究員|羅明

身體在運動一段時間之後,隨之而來的疲勞與酸痛,相信你我都曾體驗過。其實,聽簡報、聽故事或聽人說話等大大小小需要用上「聽」的活動,也像做運動一樣,有時需要身體投入額外的能量。只是「聽」對於一般人而言,時時刻刻都在進行,或許因為長久下來習慣了,而以為所有的「聽」都不用特別使力。

國際期刊 Ear and Hearing 在 2016 年發行一份增刊,由 17 位學者專家執筆,以 Effortful Listening(本文譯為「使力的聆聽」)為課題,探討「聽」是如何耗費一個人的氣力(Pichora-Fuller et al., 2016)。雖然「使力的聆聽」本身是一個看不見也摸不著的概念,但其實「聽」所使的力可以透過一些例子知道它的存在,甚至還能加以測量。

使力的聆聽指的是什麼?

「聽」所涉及的情境相當廣泛多樣,有的情況相對單純,例如只是有無聽到一個聲音;有些時候比較複雜,好比在聽一場演講,過程中不只需要理解,還要整合當下聽到的內容,而這通常也是聆聽讓人感到費力的情境。所謂的理解與整合,其實絕大部分倚賴人體中大腦的運作。從這個角度來說,「聆聽」本身可視為一種透過聽來進行的認知活動,而既然是一件用腦(甚至燒腦)的事情,自然需要多使上一些氣力才能夠順利又正確的完成它。

聽覺的神經路徑顯示著使力的聆聽和大腦的運作有著密切的關係 / 圖 Frontiers for Young Minds

愈專心聽,愈要使力

根據多項跨領域研究的結果,Pichora-Fuller 等人(2016)提出了一個理論框架:聆聽的使力程度很可能取決於個人投入的心力,而心力投入的多寡又跟需要克服的阻礙與個人的動機意願等因素有關。

這是一個動態的過程,舉例來說,想像自己參加一場聚會,正與他人聊著有趣的話題。由於現場還沒有很多人,沒有太多其他的聲響或噪音,所以聽對方說話並不太花力氣。隨著現場有愈來愈多的人,此起彼落的聲響和噪音也隨之增加。這時為了能夠繼續話題,自己也加大了專心的力道,好聽清楚對方說話的內容。當話題即將告一段落,即使身處噪音圍繞的環境,投入的心力也因為談話來到尾聲而減少。以這個例子來說,噪音環境就像是聽者需要克服的阻礙,而維持談話互動則代表著聽者的動機意願。

聽力問題帶來的困境

來自周遭環境的聲音,在進入大腦之前,還須經過聽覺的感官系統(如:外耳、中耳、內耳,以及內耳之後通往大腦的神經路徑),而許多確診為聽力損失(Hearing Loss)的人,往往是感官系統有環節出現了異常,使得大腦接收到「不清楚」的聲音。「不清楚」的聲音就像是模糊的影像照片,因為缺乏細節,所以只能藉由自己的經驗與知識,來思考重建或想像猜測其中的內容究竟為何,也因此需要個人額外再使上一些氣力。

聽覺的感官系統出現異常時大腦容易接收到不清楚的聲音。圖/Tel Aviv University

對於聽損人士而言,使力的聆聽很可能成為一種需要加以克服的困境,就像在相同的時間內要比一般人完成次數更多或強度更高的運動項目,因此更容易在心理上產生倦意而不願繼續,也就是感到聆聽疲勞(Listening Fatigue; Hornsby et al., 2016)。除此之外,使力的聆聽並不只出現在聲音不清楚的時候,即使在音量夠大且內容清晰的情況下,許多聽損者在診間也表示自己經常感到聆聽疲勞。

腦造影幫聆聽來張自拍

使力的聆聽和大腦的運作有著密切的關係,因此聆聽時的使力程度,理論上可反映在大腦活動的變化。事實上,已有許多研究者從這個觀念出發,運用了不同的腦造影技術,來測量與觀察人在進行聆聽活動時的費力程度。若從整體的趨勢來看,愈需要使力,大腦活動的指標會有較高的數值。

功能性核磁振造影(Functional Magnetic Resonance Imaging,簡稱 fMRI),是其中一種記錄受測者大腦活動的技術。有的研究者讓受測者聽辨字詞,結果發現在雜音環繞的情況下,名為 Cingulo-Opercular Network 的腦區會有較大的反應(Vaden et al., 2013, 2015)。也有研究者讓受測者用聽的方式記憶一些數字,結果在前額腦區(pre-frontal brain region)的範圍內,觀察到腦活動的程度在受測者運用記憶策略時會有所增加(Bor et al., 2004)。

圖/Wikipedia

腦電圖(Electroencephalography,簡稱 EEG)與事件關聯電位(Event-Related Potential,簡稱 ERP),則是另一類常用來觀察大腦活動的技術。以 ERP 為例,已有許多研究證實,一種名為 P3 的指標可反映個人專心注意的心理狀態(Polich, 2003),也因此有研究者藉由 P3 來觀察聆聽時費力程度的變化。研究者讓受測者判斷聲音是否不同,結果發現聲音不易區辨的情況下 P3 的強度會增大(Bertoli & Bodmer, 2014, 2016)。

聽的使力讓身體也很有感

除了大腦的活動,研究也發現身體的一些基本反應和聆聽的使力程度之間有著間接的關係。屬於這一類的生理反應主要反映著自律神經系統的交感神經與副交感神經的活動,它們包含了瞳孔反應(Pupil Responses)、心臟反應(Cardiac Responses),以及膚電反應(Skin Conductance Responses)。

瞳孔反應的研究顯示,聆聽的時候,瞳孔的大小隨著背景噪音的出現而增加(Keolewijn et al., 2012)。心臟反應方面,研究者常以心跳速率的變化當作觀察指標,也發現了心跳速率的變化會在聆聽活動的要求比較高的時候,有所減少(Mackersie & Calderon-Moultrie, 2016)。膚電反應的研究結果除了顯示反應的強度會隨著活動難度提高而增加,也指出膚電反應在受測者知道活動表現要被評比的時候,會再增強(Mackersie & Kearney, 2017)。

聆聽的足跡還有這裡!

還有其它研究,是觀察受測者外顯的行為表現,而依照研究資料的主觀程度可再分為兩種。一種是採用相對客觀的作法,其類似一個人在真實生活中需要同時做許多事情的狀況,研究者稱之為雙作業派典(Dual-Task Paradigm;Gagné et al., 2017)。一如其名,受測者會進行兩項活動,一項是主要活動,例如讓受測者在噪音中辨認語句,而另一種是次要活動,例如請受測者做單雙數判斷。對於同一位受測者,活動會有三次,一次是主要活動,一次是次要活動,再一次是主要活動與次要活動同時進行,而且會要求受測者在主要活動盡可能做出最佳的表現。

這種作法的背後有一個邏輯:就跟體力一樣,可運用的心力是有限的,如果心力足以負荷這兩項活動,則這些活動的表現會一樣的好,但如果這些活動耗費的心力超過了個人的負荷,則在主要活動需要盡可能做好的前提下,受測者在次要活動的表現將因為缺乏足夠的心力而變差(如:反應變慢、正確率下降),而兩項作業在表現上的落差反映著受測者需要再多付出的心力。

另一種是採用自陳報告(Self-Report),由受測者評估自己:在聆聽的時候是否需要特別使力或容易感到聆聽疲勞。例如,有些研究者會採用視覺類比量尺(visual analog scales)的方式(Kramer et al., 2016),讓受測者選擇 1 到 10 之間的數字,來表達自己在不同的聆聽環境下感到費力的程度。值得留意的是,有研究者指出,自陳報告的結果與行為上或生理上的客觀反應並不全然一致(McGarrigle et al., 2014),意謂著自陳報告的結果可能無法反映出全貌。

雖抽象,但有感

使力的聆聽雖然是一個抽象的概念,其實你我或多或少都能感受到它的存在,也拜科技進步之賜,已經有許多研究在大腦活動、神經系統及外顯行為等不同層面看到了它的蹤影。這些研究上的發現,未來能否實際廣泛的應用到大眾的生活、學習,甚至醫療,或許是值得觀察的方向。

參考文獻

  1. Bertoli, S., & Bodmer, D. (2014). Novel sounds as a psychophysiological measure of listening effort in older listeners with and without hearing loss. Clinical Neurophysiology, 125, 1030–1041.
  2. Bertoli, S., & Bodmer, D. (2016). Effects of age and task difficulty on ERP responses to novel sounds presented during a speech-perception-in-noise test. Clinical Neurophysiology, 127, 360–368.
  3. Bor, D., Cumming, N., Scott, C. E. L., & Owen A. M. (2004). Prefrontal cortical involvement in verbal encoding strategies. European Journal of Neuroscience, 19, 3365–3370.
  4. Gagné, J. P., Besser, J., & Lemke, U. (2017). Behavioral assessment of listening effort using a dual-task paradigm: A review. Trends in Hearing. 21, 1–25.
  5. Hornsby, B. W. Y., Naylor, G., & Bess, F. H. (2016). A taxonomy of fatigue concepts and their relations to hearing loss. Ear and Hearing, 37, 136S–144S.
  6. Koelewijn, T., Zekveld, A. A., Festen, J. M., & Kramer, S. E. (2012). Pupil dilation uncovers extra listening effort in the presence of a single-talker masker. Ear and Hearing, 33, 291–300.
  7. Kramer, S. E., Teunissen, C., & Zekveld, A. A. (2016). Cortisol, chromogranin A, and pupillary responses evoked by speech recognition tasks in normally hearing and hard-of-hearing listeners : A pilot study. Ear and Hearing, 37, 126S–135S.
  8. Mackersie, C. L., & Calderon-Moultrie, N. (2016). Autonomic nervous system reactivity during speech recognition tasks: Heart-rate variability and skin conductance. Ear and Hearing, 37, 118S–125S.
  9. Mackersie, C. L., & Kearney, L. (2017). Autonomic nervous system responses to hearing-related demand and evaluative threat. American Journal of Audiology, 26, 373–377.
  10. McGarrigle, R., Munro, K. J., Dawes, P., Stewart, A. J., Moore, D. R., Barry, J. G., & Amitay S. (2014). Listening effort and fatigue: What exactly are we measuring? International Journal of Audiology, 53(7), 433–445.
  11. Pichora-Fuller, M. K., Kramer, S. E., Eckert, M. A., Edwards, B., Hornsby, B. W.Y., Humes, L. E., Lemke, U., Lunner, T., Matthen, M., Mackersie, C. L., Naylor, G., Phillips, N. A., Richter, M., Rudner, M., Sommers, M. S., Tremblay, K. L., Wingfield, A., & Wingfield, A. (2016). Hearing impairment and cognitive energy: The framework for understanding effortful listening (FUEL). Ear and Hearing, 37, 5S–27S.
  12. Polich, J. (2003). Overview of P3a and P3b. In J. Polich (Ed.), Detection of Change: Event-Related Potential and fMRI Findings (pp. 83-98). Boston, MA: Kluwer Academic Press.
  13. Vaden, K. I. Jr., Kuchinsky, S. E., Ahlstrom, J. B., Dubno, J. R., & Eckert, M. A. (2015). Cortical activity predicts which older adults recognize speech in noise and when. The Journal of Neuroscience, 35(9), 3929–3937.Vaden, K. I. Jr., Kuchinsky, S. E., Cute, S. L., Ahlstrom, J. B., Dubno, J. R., & Eckert, M. A. (2013). The cingulo-opercular network provides word-recognition benefit. The Journal of Neuroscience, 33(48), 18979–18986.

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一生可以聆聽的聲音總量是註定的?戴上你的聽力計算機!

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・2022/05/17 ・3915字 ・閱讀時間約 8 分鐘
  • 文/黃上維 聽力師|雅文兒童聽語文教基金會

「早上跑了五圈操場,晚上吃個雞排加珍奶應該還好吧……」、「昨天買了一雙限量版精品鞋,這個月就不吃晚餐了……」,生活中充滿算數題,來決定我們的生活習慣與行為,其實,在聽力學領域中,也有類似概念哦!聽的刺激不夠,聽覺系統解析的功能會逐漸衰退;聽的刺激太多,聽覺系統也會感到疲勞或損傷。到底聽多少,才能剛剛好?今天就帶你揭密聆聽的守則。

世界衛生組織(World Health Organization,WHO)統計全球已超過 5% 人口有失能性聽力損失。然而,多數聽力損失可被預防,調查發現將近 50% 的年輕人使用過高的音量聆聽個人音訊設備,約 40% 經常去娛樂場所的人(包括演唱會、運動賽事)則暴露在過久的高音量下[1]。 WHO 為此著手訂定「安全聆聽」的保健策略,如同醫師及藥師給藥時會算劑量,安全聆聽需要計算聲音暴露容許量(sound allowance)。

聽得「過久」或「過大聲」都會造成傷害

聲音是一種能量,基於相等能量原理(equal energy principle),無論能量在時間上的分佈如何,相同聲能的聲音會造成一樣的永久性聽力變化,表示「長時間聆聽較低的音量」會產生與「短時間聆聽非常的大音量」相同的影響。

WHO 提出兩種標準,均以七天作為一周期[2]。當聲音能量加倍(以 3 分貝為級距),容許的時間要減半,如下圖所示,健康成人適用一般標準;「兒童、耳毒性藥物服用史」等對噪音更為脆弱的族群則適用敏感標準,其將風險起始點下修至 75 分貝(dBA)的聲音每周聆聽 40 小時。此外,視障、認知困難者及老年人,考量聽力一旦損失,對其產生的負向影響將更大,也應選用較嚴謹的標準[3]

WHO 聲音暴露容許量。分貝越高,容許時間越少。圖/作者,製作自參考資料 2

聽起來不難嗎?生活中的聲音有多大聲

當我們在身處安靜室內,隔著一張桌子與朋友聊天時,說話音量的分貝就已經有 55-60 分貝(dBA);此時若環境變得吵雜,我們也會不自覺提高說話音量,分貝來到 65 分貝,如此可見生活中的大聲音是無所不在。美國 3M 公司團隊針對超過 1700 種職業、娛樂、社區等噪音源進行實際量測或整理文獻,發表了各項分貝數值[4],本文整理生活常見情境,並將分貝範圍達 75 分貝以上者,標為警示音量。

常見聲音音量分布。淺色底表示範圍,深色底表示平均值。圖/作者,製作自參考資料 4

現在我們來將分貝數對應 WHO 的「成人聲音暴露容許量」,以果汁攪拌機為例,平均音量是 82 分貝,一周應避免超過 25 小時的從旁聆聽,這似乎是件輕鬆的事!(除非你家開果汁店那就另當別論);然而交通機車噪音平均達到 98 分貝,一周應避免超過 40 分鐘的騎乘,對被譽為「機車王國」的台灣而言,似乎就沒有那麼容易。

隱形聽力殺手:環境噪音及娛樂噪音

交通機車噪音除了來自周遭車輛與自體引擎外,氣流吹向安全帽框所產生的風切聲(wind noise)也是一來源,因此噪音量與車速、安全帽種類都有關。早在 30 年前就有研究發現,當騎乘車速約莫每小時 50 公里,佩戴全罩式安全帽的耳邊噪音量較高,為 95 分貝、佩戴 3/4 罩安全帽的耳邊噪音量較低,為 89 分貝;隨著車速提高至約莫 80 公里,兩者分別上升至 103、98 分貝(Ross B.C. , 1989)。看來,機車族不僅要思考哪種安全帽可以保護頭部安全,還得思考該如何在騎車時也保護耳朵的健康。

騎個車也可能會讓自己過度暴露在噪音中?圖/pexels

此外,隨著 3C 產品與藍芽技術推層出新,聽穿戴科技(hearable tech)結合音樂通話、健康追蹤、導航等需求,已成為「人耳兩機」的時尚趨勢,但常見智慧型手機連接耳機的最大輸出音量高達 113.1 分貝[6],當我們使用耳機聆聽,更應當留意音量大小,特別是周遭環境較吵雜時,若為了蓋過捷運、鐵路等交通噪音而不自覺加大音量,結果恐怕得不償失。

「相等能量原理」不是算命神器,你的聽力也要靠自己努力

噪音性聽損實為多重致因、複雜表徵的疾病,不單與聲音大小有關,也不單只損害「察覺」聲音的能力。首先是個體的易感性(susceptibility),基因變異或高血脂將使個人對噪音的暴露更脆弱,而營養均衡的飲食或自體生成的熱休克蛋白(能維持細胞活性、幫助細胞修復的蛋白質)則可提高個人的保護力[7][8];再者是細胞損傷的針對性,噪音導致的暫時性聽損雖有機會恢復,但長期來看恐加速與老化相關的聽損,且噪音對聽覺神經結構的破壞,將使「分辨」聲音的能力也退步[9]。因此雖單靠相等能量原理難以完美詮釋終身的噪音危害,但作為基礎的估算仍有其價值。

善用工具!落實安全聆聽

為了盡可能減少噪音性聽損的風險,許多防音防護具(hearing protection devices)已經上市,除了一般通用的耳塞、耳罩,依照不同款式與材質、正確配戴與否,所能帶來的噪音衰減評比值(Noise Reduction Rating,NRR)在 0-35 分貝間[10];臺灣亦有不少助聽器公司,能由專業聽力師為我們取下專屬耳型(ear impression),再製作成客製化耳塞,更貼合個人的耳道以提高舒適。

在特殊製防音具中,分為基於音量水平(level-dependent)或基於頻率均等的衰減(uniform attenuation)。音量水平僅針對高音量衰減,而能保留安靜情境中較低音量的語音溝通需求,通常可應用在營造、紡織、航空等高噪職業。簡單來說,這樣的技術可以過濾機械運作時產生的大聲噪音,讓作業員較輕鬆聽到其他同事的說話聲。均等的衰減技術則考慮傳統耳塞對高頻率音的衰減大於低頻率音,因此在設計上利用聲學特性對高頻音產生額外共振,這樣就能留有貼近原音的清晰音質,可供音樂家、音響工程師,及講求高音質的大眾使用[11]

客製化防噪耳塞,結合內部音管做濾音功能,預期能達到頻率均等的衰減。圖/作者

人人在手的安全聆聽幫手

響應 WHO 與國際電信聯盟(International Telecommunication Union)在 2019 年提出的安全聆聽設備標準[2],許多手機與耳機製造商已開始著手在軟硬體端導入 WHO 的聆聽標準,可由「設定」內的「聲音與觸覺回饋/音效與震動」或下載應用程式做設定,功能雖因廠牌有異,但多涵蓋下述項目:

  1. 耳機高音量通知:當聆聽超過聲音累積允許量時發出通知提醒。
  2. 降低耳機高音量:選定設備最高音量限制,系統會分析耳機音訊並降低任何超出的音訊。
  3. 即刻檢視耳機音量:在聆聽音訊時,查看當前的音量變化。
  4. 個人化音訊調節:輸入專屬的聽力圖,系統能根據個人在不同頻率的聽力程度客製化調整音訊,使聆聽感受更清晰,或許你就能稍微調降整體音量,延長聆聽的允許時間。
  5. 累積耳機音量:部分根據耳道聲學,自動計算一段時間的耳內音量,標示使用狀況屬於正常或大聲;或將聲音暴露容許量以百分比告知每日/每周聆聽的餘額。
  6. 累積環境音量:自動計算一段時間的環境音量,標示正常或大聲;或將聲音暴露容許量以百分比告知每日/每周接觸的餘額。
為了一生的聽覺健康,記得落實安全聆聽的守則。圖/pexels

噪音對健康的影響不止於聽覺,也與睡眠障礙、新陳代謝與心血管疾病、兒童的認知表現下降有關[12]。因此不論先天的聽力基礎如何,聽力保健是人人都要關心的健康議題。大家不妨現在就拿起手機與耳機、開始設定,讓智慧 3C 發揮「智慧生活」的價值,協助你我「落實安全聆聽」吧!

參考資料

  1. World Health Organization. (2021). World Report on Hearing, 40,65. Available at:https://www.who.int/publications/i/item/world-report-on-hearing
  2. World Health Organization. (2019). Safe listening devices and systems: a WHO-ITU standard, 15-16. Available at:https://www.who.int/publications/i/item/9789241515276
  3. Berglund, Birgitta, Lindvall, Thomas, Schwela, Dietrich H & World Health Organization. Occupational and Environmental Health Team. (‎1999)‎. Guidelines for community noise, 35. Available at:https://apps.who.int/iris/handle/10665/66217
  4. Elliott H. Berger, Rick Neitzel, & Cynthia A. Kladden. 3M Personal Safety Division. (2015). Noise Navigator: Sound Level Database, 39-46 Available at:https://multimedia.3m.com/mws/media/888553O/noise-navigator-sound-level-hearing-protection-database.pdf
  5. Ross B. C. (1989). Noise exposure of motorcyclists. The Annals of occupational hygiene, 33(1), 123–127. https://doi.org/10.1093/annhyg/33.1.123
  6. Kim, G., & Han, W. (2018). Sound pressure levels generated at risk volume steps of portable listening devices: types of smartphone and genres of music. BMC public health, 18(1), 481. https://doi.org/10.1186/s12889-018-5399-4
  7. Le, T. N., Straatman, L. V., Lea, J., & Westerberg, B. (2017). Current insights in noise-induced hearing loss: a literature review of the underlying mechanism, pathophysiology, asymmetry, and management options. Journal of otolaryngology – head & neck surgery, 46(1), 41. https://doi.org/10.1186/s40463-017-0219-x 
  8. 張寧家(2011)。 影響台灣勞工噪音性聽力障礙易感性相關因子之研究。高雄醫學大學醫學研究所博士學位論文。 
  9. Wu, P. Z., O’Malley, J. T., de Gruttola, V., & Liberman, M. C. (2021). Primary Neural Degeneration in Noise-Exposed Human Cochleas: Correlations with Outer Hair Cell Loss and Word-Discrimination Scores. The Journal of neuroscience, 41(20), 4439–4447. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3238-20.2021
  10. Centers for Disease Control and Prevention, USA. (December 11, 2018). How Do I Prevent Hearing Loss from Loud Noise? Retrieved from https://www.cdc.gov/nceh/hearing_loss/how_do_i_prevent_hearing_loss.html
  11. Patricia A. Niquette. (Mar 7, 2007). Uniform Attenuation Hearing Protection Devices. Retrieved from https://hearingreview.com/hearing-products/uniform-attenuation-hearing-protection-devices
  12. Basner, M., Babisch, W., Davis, A., Brink, M., Clark, C., Janssen, S., & Stansfeld, S. (2014). Auditory and non-auditory effects of noise on health. Lancet, 383(9925), 1325–1332. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(13)61613-X

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