1、 心理学报 2023,Vol.55,No.1,94-105 2023中国心理学会 Acta Psychologica Sinica https:/doi.org/10.3724/SP.J.1041.2023.00094 收稿日期:2021-08-23*国家自然科学基金项目(31771252、32071057、31200769)、福建省自然科学基金项目(2019J01002)和浙江省CCBD开放课题(PD11001005002009)资助。通信作者:吴梅红,E-mail: 94 老龄化对F0轮廓线索在汉语言语 识别去掩蔽作用的影响*吴梅红(厦门大学信息学院;厦门大学心理学研究所,厦门 36100
2、5)摘 要 动态基频(F0)轮廓有助于嘈杂环境下的言语识别,可以作为将目标语音从背景声中分离的知觉线索。本研究通过评估老年人与年轻人在言语掩蔽下聆听具有自然动态 F0 轮廓与对 F0 轮廓操作调节后的汉语语句的言语识别能力,探讨老龄化对 F0 轮廓线索在汉语言语识别去掩蔽作用中的影响。结果显示,在言语掩蔽下自然动态的 F0轮廓比压扁或拉伸的 F0 轮廓更能帮助年轻人抵抗信息掩蔽识别目标言语;而老年人在言语掩蔽下却难以从动态F0 轮廓线索中受益。研究结果揭示了老年人利用 F0 轮廓线索促进掩蔽下言语感知能力的老化特点。关键词 汉语言语识别,F0 轮廓线索,老龄化,言语掩蔽,去掩蔽 分类号 B84
3、2;B844 1 引言 噪声下的言语识别及理解对日常生活和工作中人与人之间的交流非常重要。人类具有从复杂的声学环境中提取目标信息并对其进行深度加工的能力。在嘈杂环境中,人们对特定目标语音的加工会受到周围背景噪声和其他说话人语音的干扰,这种现象称为“听觉掩蔽”(Auditory Masking)。虽然来自不同声源的声音会在听者的外耳叠加混合,但听者依然能够选择性地对需要注意的目标说话人所说的内容进行追踪和识别(Schneider et al.,2007)。在充斥着掩蔽声音的嘈杂环境中,听者会利用各种感知线索将目标言语从背景干扰中分离出来,从而达到对目标言语的去掩蔽(Unmasking)作用(综述
4、见:李量 等,2017)。嘈杂环境下听者会利用某些与目标言语特征有关联的知觉线索来促进对被掩蔽的目标言语的识别(李量 等,2017)。基频(F0)轮廓对嘈杂环境下的言语感知非常重要,它的功能不仅是强调特定的单词和标记短语边界(Cutler et al.,1997),还可以作为从掩蔽声音中分离语音的感知线索(Binns&Culling,2007)。近年来许多研究者研究了F0轮廓线索对嘈杂环境下言语感知的影响(Binns&Culling,2007;Chen et al.,2018;Miller et al.,2010;Patel et al.,2010;Shen&Souza,2019;Wu,201
5、9),一致认为F0轮廓动态变化对噪声下的言语可懂度具有重要作用。基频(F0)轮廓变化有助于多语流中的说话人分离,对日常交流中的言语识别非常重要(Greenberg et al.,2004)。作为不利声学环境下促进言语识别的强有力线索之一,F0轮廓动态变化能够增强语音流的感知连续性(Dannenbring,1976),并提高对背景掩蔽下的目标言语识别(Shen&Souza,2019)。因此,许多研究都将兴趣集中在F0轮廓线索对言语感知的贡献上(Binns&Culling,2007;Miller et al.,2010;Shen&Souza,2019)。研究者通过对自然语句F0轮廓的调节操作,例如
6、压扁(Binns&Culling,2007)、拉伸(Miller et al.,2010)或反转(如:Hillenbrand,2003)基频F0轮廓,来检验对不同F0轮廓调节后对言语可懂第1期 吴梅红:老龄化对F0轮廓线索在汉语言语识别去掩蔽作用的影响 95 度的影响。对于英语语音的感知,以往的研究结果显示,无论是在安静状态下还是在稳定的语谱噪声中,通过扁平化英语句子的F0轮廓,语音可懂度会降低(如:Binns&Culling,2007;Miller et al.,2010;Shen&Souza,2019)。在对这些发现提出的解释中认为F0轮廓的上升和下降会将听者的注意力引向言语的内容词;因此
7、,如果没有这些线索,言语的可理解性就会下降(Binns&Culling,2007)。Miller等人(2010)也证明了被调节的F0轮廓对噪声下的语音识别有害,拉伸的F0轮廓与保留自然动态F0轮 廓 相 比 并 没 有 发 现 更 有 利 的 效 果。Hillenbrand(2003)也发现自然动态F0轮廓线索对于不利条件下的语音识别更有帮助,语音中的平坦或倒转F0轮廓会导致言语可懂度的降低。这些研究结果一致表明自然动态变化的F0轮廓有利于英语语音的识别。基频F0轮廓线索对噪声环境下的英语语音感知作用已经得到了广泛的研究(Binns&Culling,2007;Miller et al.,201
8、0;Shen&Souza,2019)。对于汉语语音感知的研究,现有的数据集还很有限,但动态F0线索有助于听者在背景噪声下言语识别的这种效应在汉语语言中也得到了证实。Patel等人(2010)使用有意义的汉语句子为目标刺激,证明了在安静的环境中,具有平坦F0轮廓的汉语句子与具有自然F0模式的句子一样容易理解(Patel et al.,2010);然而,正如其他几项研究(如:Wang et al.,2013;Wu,2019)报告的那样,在稳态噪声或嘈杂语掩蔽下,F0轮廓线索被调节的句子的言语可懂度较低。在汉语普通话中,F0轮廓是单音节水平上声调感知的主要线索(Xu&Zhou,2011),另外它还与
9、句子语调和音高的感知有关。Wu(2019)使用中文无意义句子作为言语刺激,对句子的语调进行扁平化或拉伸的调节操作,同时保留每个单音节的声调信息。与英语语音感知的研究(Binns&Culling,2007;Miller et al.,2010)结果一致,具有自然F0轮廓线索的语音比对F0轮廓线索调节操作后的语音更容易被感知。此外,Wu(2019)的研究还表明压扁或拉伸F0轮廓线索会对噪声环境下的言语可懂度产生不利影响,尤其是在多人说话的言语掩蔽下。这些结论说明了动态F0轮廓线索有助于言语掩蔽下的汉语言语识别。F0轮廓线索在汉语言语识别去掩蔽中具有重要作用。值得注意的是,上述研究都是针对具有典型听
10、力的年轻被试进行的,动态F0轮廓线索有助于年轻听者在言语掩蔽下有效的语音识别已经在多个数据集上得到了一致验证,然而关于老年听者的研究还很欠缺。探讨老年人能够利用哪些知觉线索以减少他们在嘈杂环境中的言语识别困难具有重要意义。在多人同时说话的嘈杂环境中老年听者是否能从动态F0轮廓线索中获益,目前尚不清楚。相对于听力正常的年轻人而言,动态F0线索对老年听者在噪声下言语感知的影响更为复杂和多变。老年人对F0轮廓线索的感知和利用可能会比年轻人更加困难。由于年龄增加所带来的外周听觉系统功能的下降,比如听觉阈限的提高、听觉滤波器带宽的增加、时间分辨率的下降等均可导致老年人的言语加工能力的降低。因此,老年人感
11、知动态F0线索的能力可能会因各种阈上听力缺陷而下降,这其中包括时间编码不良(Grose&Mamo,2010;Hopkins&Moore,2011)、频率选择性降低(Hopkins&Moore,2011),以及频率调制的退化神经表征(Clinard&Cotter,2015)。这种与年龄相关的听觉时间加工缺陷会影响老年人对语音中时变的基频准确地进行编码,从而影响老年人感知言语中F0轮廓线索的能力。除此之外,老年人高级认知加工功能的下降也会引起他们在嘈杂环境下的言语识别困难(如:Tun et al.,2009;Wingfield&Tun,2001;Humes et al.,2006)。值得注意的是,
12、纯音听觉阈值并不能完全直接反映老年人的听觉能力(Ruggles et al.,2011)。例如,从感音神经性听力损失和听力正常的老年人中收集的频率辨别数据表明,在听力图相似的老年人中感知音高线索的能力差异很大(Moore&Peters,1992)。此外,即使拥有临床正常的纯音听觉阈限值,老龄言语感知困难仍可能发生(Fllgrabe et al.,2014)。与年龄相关的噪声中言语理解差异可能是由于与纯音听阈升高无关的其他听觉能力的下降,并涉及中枢听觉或认知处理过程(Fllgrabe et al.,2014)。认知水平上,老年人在嘈杂环境下处理和理解言语的能力会受到选择性注意、工作记忆、抑制性控
13、制和认知加工速度普遍减慢的影响(如:van Knijff et al.,2018;Schneider et al.,2016)。相对于年轻人,老年人可能需要更多的认知资源,以便在背景噪声存在的情况下解析言语信号,尤其是当输入信号由于听觉时间处理缺陷而进一步消退时,这对自上而下的处理提出了更高的要求。因此,老年人在多人说话的嘈杂环境下处理F0轮廓信息会比年轻人更具有挑战性。96 心 理 学 报 第55卷 虽然老年人外周听觉和中枢听觉处理功能衰退,但有研究证据表明老年人的大脑可能会通过资源重组或认知策略改变以应对感知觉加工能力的下降(Du et al.,2016)。Du等人(2016)的研究发现老
14、年人在噪声环境下加工和识别言语时会调用更多的认知资源和脑区以作为一种代偿。那么老年人在噪声下感知和利用F0线索促进言语识别的能力是否也会存在一定程度的保留？老年人因年龄增加带来了听觉加工能力下降,但语言知识实际上是随着年龄的增长而提高的(Wright,2016)。有研究结果显示在不利的听觉条件下,老年人比年轻人更能从语义语境中受益(Frisina&Frisina,1997;Sheldon et al.,2008)。当分别从语句、词汇、语音层面给被试提供好的语境条件时,相对于年轻被试,老年被试可以获得更多的目标语句释放量(Sheldon et al,2008;Singh et al,2008;W
15、ingfield&Tun,2007)。此外,已有的证据表明老年听者在安静的环境中对语音理解非常依赖韵律线索(综述见Wingfield&Tun,2001),包括利用动态音高线索来理解语音(Shen&Souza,2017)。对于在嘈杂环境下难以理解言语的老年人来说,任何对言语感知是冗余的线索也许在不利的环境里有可能可以提供额外的好处(Darwin,2008)。老年听者也许可以从这些线索中获益,以便更好地识别噪声环境中的语音。噪声下言语感知能力下降会限制老年人人际交流质量,进而影响到老年人的身心健康。老年人在噪声下言语感知困难背后的机制仍不清楚,治疗方案也很少。动态F0轮廓线索对日常交流中的言语识别
16、很重要,听觉加工老龄化是否会影响老年人对动态F0轮廓线索的感知和利用,现有的数据集还很有限。F0轮廓动态变化是否能够帮助老年人从掩蔽中分离出目标言语还有待阐明。嘈杂环境下老年人在汉语言语感知中对F0轮廓信息是如何处理的更是知之甚少。值得注意的是,汉语单字的声调具有语义意义,其基频的波动较英语的活跃,这有助于抵抗信息掩蔽。另外,汉语的清辅音较英语的多,会更加受噪音的掩蔽(Kang,1998)。因此,汉语语境下F0轮廓信息在言语感知中是如何处理的需要得到更多关注。本文将基于汉语成句语音,尝试阐明F0轮廓线索的操作对言语掩蔽下的汉语言语识别去掩蔽作用受老龄化的影响。本实验研究将评估老年人与年轻人在言语掩蔽环境下利用汉语成句的F0轮廓线索抵抗信息掩蔽识别目标言语的能力,考察对F0轮廓线索的操作是否会影响老年人与年轻人在言语掩蔽下的汉语言语识别成绩。通过比较两个年龄组对具有动态自然的F0轮廓的语句与具有拉伸的或扁平的F0轮廓的相应语句在言语掩蔽下的识别表现,探讨老龄化对F0轮廓线索在言语识别去掩蔽作用中的影响。2 实验方法 2.1 被试 听力正常的12名年轻被试(其中7名女性和5名男性,平均年龄