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什麼!你怎麼用眼睛聽聲音:認識麥格克效應

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/09/28 ・2905字 ・閱讀時間約 6 分鐘

  • 文/李翊瑞|雅文基金會聽語科學研究中心助理研究員

早晨,鬧鐘聲不停地在耳邊響起,儘管心裡有再多的不甘願,你依然掀開棉被起身,輕揉著眼睛抬頭看了看時間。

在日常生活中,透過耳朵聽聲音、依靠眼睛看東西,兩者獨立運作,似乎是我們不曾懷疑過的事情。然而,人類的視覺及聽覺真的互不影響、毫無關聯嗎?

當朋友與我們說話時,對方的聲音和唇形如果有著明顯不同,又會發生什麼神奇的事呢?

究竟是「聽」別人說話,還是「看」別人說話呢?圖/Pexels

無心插柳柳成蔭:麥格克效應的發現

當一個人說話的聲音與唇形變化不一致時,所產生的聽錯覺現象稱為麥格克效應(McGurk effect)。

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麥格克效應最早是由兩位英國心理學家——哈利.麥格克(Harry McGurk)約翰.麥克唐納(John MacDonald)於 1976 年提出[1],有趣的是,這個發現完全是場意料外的事。最初,他們正在進行一項語音知覺的研究,實驗中會讓嬰兒觀看一位母親說話的影片,同時搭配該位母親的配音,並記錄不同月齡的嬰兒對於語音的反應。

在一次實驗中,播放影片以及聲音時並未同步,使得影片中說話者唇形為「ga」,卻播放出「ba」的聲音。神奇的是,麥格克與麥克唐納不約而同聽到卻不是「ga」或「ba」,而是「da」的聲音[2]

說話者唇形為「ga」、播放聲音為「ba」,會聽到「da」的聲音。圖/雅文基金會

感到困惑的兩人,隨後重新設計了實驗,並招募更多受試者參與研究,發現高達 98% 的受試者在唇形為「ga」播放聲為「ba」的情況下都聽到了「da」的聲音。最終,他們將這個出乎意料的發現,發表在著名的科學期刊《Nature》[1],開啟了後續一系列有關聽錯覺以及視聽整合的研究。

聽到你懷疑人生,不存在的聲音從何而來?

麥格克效應的發生,顯示了視覺與聽覺訊息之間會相互作用,使我們得以一窺人類語音知覺系統的神秘面紗。與他人對話時,雙耳會將接收到的刺激(語音)傳遞至大腦的初級聽覺皮質(A1,圖中藍色處),同時雙眼接收到的訊息(嘴唇變化、臉部表情與舌頭動作)則會傳遞到初級視覺皮質(V1,圖中紅色處),這兩個區域所接收到的訊息會進一步傳送到顳上溝(superior temporal sulcus,STS,圖中紫色處)進行整合[3]

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因此,我們知覺到的語音就不是單一的視覺(「ga」)或聽覺(「ba」)訊息,而是整合後的「da」。顳上溝在視聽整合的過程中扮演非常關鍵的角色[4],後續研究也發現,麥格克效應較少出現在顳上溝功能異常的受試者,如自閉症兒童及失語症成人[5, 6, 7]

視覺訊息(來自初級聽覺皮質 A1,圖中藍色處)和聽覺訊息(來自初級視覺皮質 V1,圖中紅色處)會在顳上溝(STS,圖中紫色處)進行整合。圖/Lüttke (2018)

既然我們已經知道不存在的聲音是經大腦整合而產生,多聽多看幾次就會漸漸習慣而消失嗎?長期研究麥格克效應的美國心理學家勞倫斯.羅森布拉姆(Lawrence Rosenblum)曾提到:

「即便我已經研究此效應長達二十五年,既看又聽了成千上萬次,它依然會發生在我身上,無法自主地去控制它[8]。」

由此可知,麥格克效應不同於一般的魔術表演,即使已經瞭解了原理,甚至感受到它正在發生,但那個不存在的聲音依舊會在我們腦中迴響。

從戴口罩到追劇,視聽整合的重要性

雖然口罩雖然能有效減少病毒的傳播,卻也增加了與他人對話上的困難,使溝通的品質大打折扣[9]。在口罩會影響溝通的「聲音」與「視覺」線索,該如何為愛防疫無礙溝通?文中就有提到,影響溝通的兩大面向為[10]

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  • 聽覺:口罩會降低高頻語音(約 2000 – 7000 赫茲)的音量,影響高頻語音的清晰度,讓聲音聽起來悶悶的。如果聽不清楚,就可能會把「胡先生」聽成「吳先生」、「鞋子」聽成「茄子」等。
  • 視覺:口罩會遮蔽臉部表情與唇形變化,因而缺少了視覺上的線索。像是在餐廳或會議等多人同時說話的吵雜環境,若看不見唇形會較難辨別每句話的來源。

麥格克效應顯示了大腦會整合聽覺與視覺訊息來理解當下的聲音,而佩戴口罩所帶來的不便,不僅影響了聽力正常者,對於聽力受損的族群更是一大挑戰,不僅無法接收到清楚的語音訊息,更不能透過讀唇來理解對話內容。所幸,透明口罩的問世[11],使我們得以看見對方的表情,感受到對方的情緒,更能清楚辨識唇形,兼顧防疫及溝通的需求!

透明口罩幫助我們看見對方的唇形和表情,減少溝通上的阻礙。圖/BBC News

另一方面,疫情的衝擊也帶動串流影音平台的崛起,宅在家收看喜愛的戲劇及電影已蔚為風潮,而追劇的過程其實也是種視聽整合的展現。我們對於劇情的理解,除了劇中角色對話的聲音,影片中的字幕也很關鍵。要知道怎樣追劇可以聽和看得更輕鬆嗎?別錯過追劇沒字幕就聽不到?電視聲音不清楚,你可以這樣做[12]

字幕有助於理解影片的內容。圖/Pexels

參考資料

  1. McGurk, H., & MacDonald, J. (1976). Hearing lips and seeing voices. Nature264(5588), 746–748. https://doi.org/10.1038/264746a0
  2. Massaro, D. W., & Stork, D. G. (1998). Speech Recognition and Sensory Integration: A 240-year-old theorem helps explain how people and machines can integrate auditory and visual information to understand speech. American Scientist, 86(3), 236–244. http://www.jstor.org/stable/27857023
  3. Lüttke, C. S. (2018). What you see is what you hear: Visual influences on auditory speech perception (Doctoral dissertation, [Sl: sn]).
  4. Beauchamp, M. S., Nath, A. R., & Pasalar, S. (2010). fMRI-Guided transcranial magnetic stimulation reveals that the superior temporal sulcus is a cortical locus of the McGurk effect. Journal of Neuroscience30(7), 2414-2417. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4865-09.2010
  5. Taylor, N., Isaac, C., & Milne, E. (2010). A comparison of the development of audiovisual integration in children with autism spectrum disorders and typically developing children. Journal of Autism and Developmental Disorders40(11), 1403–1411. https://doi.org/10.1007/s10803-010-1000-4
  6. Redcay E. (2008). The superior temporal sulcus performs a common function for social and speech perception: implications for the emergence of autism. Neuroscience and Biobehavioral Reviews32(1), 123–142. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2007.06.004 
  7. Hickok, G., Rogalsky, C., Matchin, W., Basilakos, A., Cai, J., Pillay, S., … & Fridriksson, J. (2018). Neural networks supporting audiovisual integration for speech: A large-scale lesion study. Cortex103, 360-371.
  8. BBC Two. (2010). Try this bizarre audio illusion! Retrieved August 12, 2022, from https://www.youtube.com/watch?v=G-lN8vWm3m0.
  9. Chládková, K., Podlipský, V. J., Nudga, N., & Šimáčková, Š. (2021). The McGurk effect in the time of pandemic: Age-dependent adaptation to an environmental loss of visual speech cues. Psychonomic Bulletin & Review28(3), 992–1002. https://doi.org/10.3758/s13423-020-01852-2
  10. 張逸屏(民109年8月11日)。口罩會影響溝通的「聲音」與「視覺」線索,該如何為愛防疫無礙溝通?PanSci泛科學。https://pansci.asia/archives/189531
  11. Taylor-Coleman, J. (2020, May 26). Coronavirus: Call for clear face masks to be ‘the norm’. BBC News. Retrieved August 12, 2022, from https://www.bbc.com/news/world-52764355 。
  12. 洪右真(民109年10月28日) 追劇沒字幕就聽不到?電視聲音不清楚,你可以這樣做。PanSci泛科學。https://pansci.asia/archives/192941
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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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指甲刮黑板的聲音,為何讓人難以忍受?
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/10/22 ・2522字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 朱家瑩/雅文基金會聽語科學研究中心 研究員

想像一下當你聽到手指甲刮著黑板產生的摩擦聲,或者是拿著叉子摩擦著不鏽鋼碗的聲音,抑或是小孩的哭叫聲,有沒有哪一個聲音會讓你全身起雞皮疙瘩,想要用手摀住耳朵,甚至是情緒爆炸、只想要遠離現場呢?這些讓人不適的聲音,是有其特有的聲學特質?或是其他緣故呢?

想像一下指甲刮黑板的聲音。圖/Pexels

不是尖銳、高頻音就刺耳,而是流淌在你我血液的祖先智慧

一般認為,令人不適的聲音是因為刺耳的高頻聲,尤其像是手指甲刮黑板時所產生的摩擦聲,其中那種「ㄍㄧ ㄍㄧ ㄍㄧ」的聲音,似乎是造成不適感的主因。

然而,Halpern、Blake 和 Hillenbrand(1986)這三位研究者對於這個現象感到好奇,因此他們進行了一項實驗 [1],他們將那些令人不適聲音(如:刮金屬或石板的聲音)中的高頻音減弱。

結果顯示,即使減弱尖銳的高頻聲音,受試者仍然感到不適,因而主張尖銳的高頻音並不是造成不適感的主因。接續 Halpern 等人在企圖尋求答案時,意外發現刮黑板的聲音頻譜圖跟靈長類猴子的警告叫聲非常相似,因而大膽推測這個不適感並非高頻音造成的,而是源於人類祖先的記憶。

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人類對特定頻率區間的聲音感知最敏感,加上跨感官的連結,讓人聽到某些音就不適

可惜,到底是不是來自老祖先的智慧傳承,這點未獲得後續研究的支持。另一方面,Kumar 等人(2008)進一步以聲學分析探究是否是因特定頻率導致聆聽的不適感時,發現聲音中涵蓋 2500-5500 赫茲這個頻率區間的聲學頻率似乎特別容易引起聽者的不適感 [2]

有沒有哪一個聲音會讓你全身起雞皮疙瘩,想要用手摀住耳朵?圖/Pexels

他們推測這可能是因為這個頻率範圍的聲音感知上最為強烈,同時也具有最高的能量,因此使得聽覺系統特別對這些頻率的聲音敏感。

但是,我們平常聊天談話中也涵蓋了這個頻率範圍的聲音,除了頻率之外,是不是還有其他因素造成對某些聲音的不適感呢?

Ro 等人(2013)發現當聽到聲音時,聲音進入大腦的聽覺皮質同時,會傳遞訊號到觸覺感官系統,啟動了觸覺感官,讓聽者聽到聲音時,「感覺」到自己的皮膚彷彿被指甲刮的刺痛感 [3]

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聽聲音會啟動身體觸覺感官系統並非只存在刮黑板這類聲音,有些人在聽到音樂聲,像是聽到低音貝斯的聲音時,也會感覺到自己的身體也在震動,甚至感受到皮膚的不適感 [4、5]

也許因為這個跨感官的訊號傳遞,讓身體的其他部位也出現不適的感受,才會讓聽者對於這些聲音感到不適。

當感知到令人不適的聲音,杏仁核會依據習得經驗,決定是否啟動保護機制!

Zald 與 Pardo(2002)發現當聽到讓人感到不適的聲音刺激時,大腦中的杏仁核(amygdala)會高度活化 [6],而杏仁核在大腦中負責掌控恐懼、焦慮、害怕等負面情緒,換句話說,當聲音訊息抵達杏仁核時,它會誘發情緒反應,進而導致我們做出不同行為反應 [7]

杏仁核的啟動是大腦的一種保護機制,透過過往的經驗連結學習會對讓人不適的聲音發出警報[8] ,當聽者遇到可能危及安全的聲音時,杏仁核就會發出警報。

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例如,當聽到車子緊急剎車的聲音時,這個聲音傳送到杏仁核,會進而引起我們想要逃離的反應,或者產生對駕駛者行為的憤怒反應。

由於杏仁核在聆聽這些聲音時會高度活化,Kumar 等人(2012)進一步試圖了解在聆聽令人不適的聲音時,杏仁核在大腦中扮演著怎樣的角色,以及聲音資訊如何被傳遞到杏仁核。

他們的研究結果顯示,聲音刺激會最先傳送到聽覺皮質(auditory cortex)進行聲學訊息處理和分析,解碼聲音所代表的意義,例如,聽到「ㄍㄧ」的剎車聲,解碼出來的是來自汽車或者腳踏車的剎車聲。聽覺皮質處理完畢後,將資訊傳遞到杏仁核,當杏仁核接收到來自聽覺皮質的訊號後,依據這些訊息及過去經驗發出警報 [8],誘發恐懼、焦慮或憤怒等負面情緒,並可能促使進一步的行為反應,像是尖叫、摀住耳朵,或逃離現場。

舉例來說,如果是汽車的剎車聲,基於過去的經驗,可能存在危險,因此可能會誘發恐懼情緒,並引發立馬逃離現場的行為舉動。

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有些人基於過去的經驗,聽到汽車的剎車聲,可能會誘發恐懼情緒。圖/Pexels

然而,如果解碼後的聲音是腳踏車的剎車聲,根據過去的經驗,可能不會有危及生命的危險,因此即便會觸發閃躲的動作行為,但負面情緒可能不如汽車剎車聲來的強烈,可能只會憤怒的罵騎車的人不長眼。

聽到某些聲音,讓人立馬想逃或想戰,也許這個過往的經驗是來自遠古時代祖先的傳承,但更可能是因為聽到這些聲音時,觸覺感官系統被啟動了,身體上「感覺」到不適,所以當不適的聲音再次出現時,杏仁核的活化反應就更增強,讓我們除了單純的接收到聲音之外,也產生了身體及情緒上的反應。

參考文獻

  1. Halpern, D. L., Blake, R., & Hillenbrand, J. (1986). Psychoacoustics of a chilling sound. Perception & Psychophysics39, 77-80.
  2. Kumar, S., Forster, H. M., Bailey, P., & Griffiths, T. D. (2008). Mapping unpleasantness of sounds to their auditory representation. The Journal of the Acoustical Society of America124(6), 3810-3817.
  3. Ro, T., Ellmore, T. M., & Beauchamp, M. S. (2013). A neural link between feeling and hearing. Cerebral cortex, 23(7), 1724-1730.
  4. Koenig, L., & Ro, T. (2022). Sound Frequency Predicts the Bodily Location of Auditory-Induced Tactile Sensations in Synesthetic and Ordinary Perception. bioRxiv.
  5. Lad, D., Wilkins, A., Johnstone, E., Vuong, Q.C. (2022). Feeling the music: The feel and sound of songs attenuate pain. British Journal of Pain, 16(5), 518-527. 
  6. Zald, D. H., & Pardo, J. V. (2002). The neural correlates of aversive auditory stimulation. Neuroimage16(3), 746-753.
  7. LeDoux, J. E. (2000). Emotion circuits in the brain. Annual review of neuroscience23(1), 155-184.
  8. Kumar, S., von Kriegstein, K., Friston, K., & Griffiths, T. D. (2012). Features versus feelings: dissociable representations of the acoustic features and valence of aversive sounds. Journal of Neuroscience, 32(41), 14184-14192.
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我的孩子有聽力障礙,戴上助聽器是否就能恢復聽力?
衛生福利部食品藥物管理署_96
・2023/10/09 ・4044字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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本文轉載自食藥好文網

  • 撰文/雅文兒童聽語文教基金會 黃上維、張晏銘 聽力師

聽覺是兒童接觸外在聲音世界、學習口語語言的基礎,聽得到且聽得清楚,孩子的語言及認知表現才有機會適齡發展,因此一旦確認有聽力損失,就有助聽器的使用需求。不過,當醫生判斷孩子有聽力損失後,父母心中都想知道:有沒有吃藥、手術或其它方式,來治療聽力問題?又或是戴上助聽器後,就能讓孩子的聽力恢復嗎?要解答這兩個問題,我們必須先了解聲音的傳遞方式。

我們如何聽見聲音?

耳朵是接收聲音的管道,分成外耳、中耳、內耳,隨後透過聽覺神經將聲音訊號傳遞至大腦解讀,任何一個區域出了差錯就有可能造成聽力損失。

外耳及中耳問題會造成「傳導性聽損」,例如:小耳症、耳道閉鎖、中耳積水、聽小骨硬化或斷裂等;這類聽損有醫療治癒的機會,但若治療的時機未到或期程過久,仍將耽誤孩童的聽語學習,因此可能需要階段性使用助聽器。內耳及聽神經問題會造成「感覺神經性聽損」,例如:毛細胞損傷、基因遺傳導致的細胞功能變異、神經細小等;這類聽損至今仍不可逆,也占先天性聽損的多數,需要終生使用助聽器或其它聽覺輔具。

耳朵剖面圖。引自馬英娟(2016,第267頁)[1]

助聽器的技術發展與時俱進

「工欲善其事,必先利其器。」要讓受損的耳朵重拾聽覺,要先了解助聽器的來歷。 助聽器顧名思義是幫助聽力的器具,如果說任何能把聲音有效傳進耳內的工具都是助聽器,那 17 世紀所誕生像漏斗、號角般的「耳朵喇叭(Ear trumpet)」就開啟了助聽器的時代篇章 [2]。不過這樣單純依靠聲學作放大的音量勢必有限,18 世紀末出現了以碳形成磁場,能有效提高音量的「碳助聽器」,同時引進不同頻率的聽力損失應有不同放大量的概念,隨後更歷經以「真空管」提供電力、以「電晶體」減少耗電及縮小外觀尺寸的時代。

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到了 19 世紀末,助聽器開始「數位化」處理,與過往類比式不同,數位式助聽器在麥克風收音時,便將聲音轉成 0/1 的數位訊號,透過處理器分析、過濾和放大這些聲音,以此達成方向性接收語音、降低噪音、消除回饋音(漏音)等功能,最後再把 0/1 的數位訊號解碼化回聲波,傳遞至耳朵內。

耳朵喇叭(Ear trumpet)。來源/Science Museum Group

助聽器可以像近視眼鏡一戴就好?

多數情況下,戴助聽器跟戴眼鏡不一樣,無法一戴就好,原因除了助聽器硬體的外部限制,如麥克風收音的品質與距離影響,人耳的生理也有內部限制。對少數「傳導性聽損」者而言,聽力損失相對單純,只要聲音的「音量」被放大還原,克服了外耳或中耳的阻礙,就能有正常的聆聽潛力,然而多數「感覺神經性聽損」者,損失的不單是音量,尚有對高低音「頻率」的差異分辨,如此當說話語音與環境噪音的頻率太過相近時,大腦很難將語音從噪音中抽離;以及對聲音「時間序列」的解析力降低,因為大聲音(或比較重的音節)會遮蔽緊跟其前後的小聲音,加上生活中的語音及噪音忽大忽小,大腦很難在交錯的聲音中鎖定目標語音 [3]

以視覺模擬聽力損失之面向。來源/作者。

以視覺做比擬,音量損失就像字體變小了,語音變得不易看見;頻率解析度下降就像字形變模糊了,讓本來就看起來相仿的字變得更混淆;而時間序列解析度下降就像比較大的字會凸顯而掩蓋前後比較小的字,或字跟字會有重疊情形,讓整句話變得不完整。

現代助聽器有許多進階功能,如頻率降轉技術 [4]、噪音消除技術,能協助濾化聲音,幫助聽損者更好接收到目標音,但無法從本質上根治感覺神經性聽損敏銳度低的問題,因此助聽器是以矯正聽力損失、利用殘餘聽力為目的,有賴後續聽能復健訓練以最大化助聽器的使用成效。

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「最好」的助聽器是「最合適」自己孩子的助聽器

國內經衛生福利部核准的助聽器醫療器材超過 180 種,各家廠牌的設計訴求不一,若家長在為孩子選購助聽器時陷入苦思,不妨先依序檢視下述原則:

一、選擇:助聽器的種類與適用對象

傳導方式適用對象注意事項
氣導助聽器因為能夠達成左右分耳、分頻率的矯正,為所有耳部具支撐力的聽損者之優先選項外型款式(如耳掛型、耳道接收器型、耳內型)除了要考量固定性,也會影響助聽器最大可支應的聽損程度,因此需依評估結果與聽力師討論。
擴音範圍與喇叭的輸出大小有關,應該視聽力穩定性預留調整空間,但音量輸出最大的幾款同時會使頻率響應的範圍變窄或不平順,造成音質差異,因此大小適當為佳。
傳導方式適用對象注意事項
骨導助聽器小耳症及耳道閉鎖者
聽力常變化的傳導性聽損者
內耳聽力在輕度聽損以內的混合性聽損者
配戴側:左右各有麥克風收音才能貼近人耳真實的聆聽感受,因此雙耳聽損仍要以雙耳配戴為佳。
刺激側:雖然內耳的骨頭是左右相連,在正常傳導機制下,聲音會傳至兩側;但若兩側的內耳聽力有落差,又或兩側的傳導性聽損阻礙程度不同,聲音仍會以優耳感受。
傳導方式適用對象注意事項
雙對側傳生型助聽器 (CROS)單側不具殘餘聽力的聽力不對稱性聽損者需雙耳配戴,但會將聲音無線傳輸至優耳聆聽,即捨棄刺激劣耳聽神經。
  • 整理/雅文兒童聽語文教基金會

二、配置:助聽器的規格與使用需求

聽損者的聽力在不同聲音頻率間,多有不同的感知受損程度,助聽器要達成分頻率地矯正,有賴於可調整的「壓縮頻道」,頻道數的多寡也常反應在助聽器的等級與價格,但越多的壓縮頻道不一定會聽得越好。對於聽力圖屬於平坦型,即高低頻的聽損程度相近者,擁有 6 個壓縮頻道就足以達成理想的語音辨識清晰度;對於聽力圖屬於極陡降型,即高低頻聽力可能橫跨輕度至重度聽損範圍的人,提高壓縮頻道至 18 個才有改善語音聆聽清晰度的顯著意義 [5]。此外要留意,若您的孩子適用政府輔具費用補助資格,壓縮頻道在 6 個以上就能符合〈身心障礙者輔具費用補助基準表-進階型助聽器〉的頻道數要求,該「進階型」的意義與市面上廠商所定義「入門款、基本款、高階款」等不相同。

接著,承前述助聽器與人耳的限制,助聽器需要與「無線傳輸系統」相容,不論是搭配各助聽器廠牌自有的藍牙麥克風,亦或是搭配現今教育部針對聽覺障礙學生提供之遠端麥克風系統(舊稱調頻系統)[6],才能讓孩子在具有複雜聲音環境的學習場域聽得清楚,克服與老師間的距離、周遭的噪音回音等影響,減輕長時聆聽的疲勞。

三、驗證:確認助聽器的使用效果

因為兒童還無法完善表達自身需求,要確認使用助聽器效果時,除了家長的日常觀察,下述的客觀檢測不可少,包含「聲場矯正後聽力圖」用以確認孩子最小可以接收到的音量有無改善;「語詞辨識測驗」用以確認孩子在不同聆聽情境(如安靜環境下的遠距離說話音量、及吵雜環境下的一般說話音量)皆能聽得清楚;「真耳或耦合器量測」用以確認助聽器的處方公式設定與輸出音量相符,並確認最大輸出音量,避免過度擴音造成傷害。「聲電分析」用以確認助聽器的效能(如增益量、內部噪音量、聲音失真率等)隨時間可能衰減後是否仍在容忍值。

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然而,不同聽損程度或助聽器的配戴經驗會影響驗證的細節,因此在購買助聽器之前,記得向聽力師了解這些檢測的理想目標、同樣能達成目標的其它選項有何差異、目標未達成時可努力的方向,以此兼顧助聽器的購買成本及使用效果。

和戴上助聽器同樣重要的下一步

看起來助聽科技很厲害,但別忘了,助聽器不是治療聽損的萬靈丹,聽覺大腦的路徑具有神經可塑性,需要透過正確配戴輔具,來增進聽損者對聲音的感知 [7]。對語言及認知能力還在發展階段的兒童來說,養成全日配戴的習慣、培養良好的傾聽技巧 [8]、學習聲音與意義的連結,是擁有適齡發展的要素。此外,你可以想像即便是聽力正常人,在聆聽環境複雜的時候,不總能聽得如此清晰,也需要依靠上下文解讀、請他人重述,或轉換環境做聆聽等,因此,「聽能復健訓練」是從建立核心的聽能技巧開始,擴展到語言及認知能力的促進,再到有效溝通策略的練習,是最佳化輔具成效所不可或缺的步驟。

參考資料

  • [1] 馬英娟(2016):淺談聽覺系統。載於林桂如(主編),以家庭為中心的聽覺障礙早期療育——聽覺口語法理論與實務(265-282頁)。新北市:心理。
  • [3] 劉殿楨等譯(2019)。聽覺輔具,第 1 章。台北市:華騰文化。(Harvey Dillon, 2012)
  • [5] Jason Galster & Elizabeth A. Galster.(2011).The Value of Increasing the Number of Channels and Bands in a Hearing Aid. AUDIOLOGYONLINE. Retrieved from https://www.audiologyonline.com/articles/value-increasing-number-channels-and-826.
  • [7] Karawani, H., Jenkins, K., & Anderson, S. (2022). Neural Plasticity Induced by Hearing Aid Use. Frontiers in aging neuroscience, 14, 884917.

延伸閱讀

  • [2] 楊又臻(2018)。助聽器是尊貴的象徵?從聲學椅到聲學拐杖,為了聽清楚的怪招式還真多。
  • [4] 張逸屏(2022)。高音唱不上去可以降 KEY,高頻聽不清楚可以……?──談助聽器降頻技術。
  • [6] 林淑芬(2022)。教室聆聽小幫手—遠端麥克風系統。
  • [8] 楊琮慧(2020)。有聽沒有到,為何學會「傾聽」這麼重要?
衛生福利部食品藥物管理署_96
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