基于ITD训练对老年听觉空间错觉的影响：一项结合MMN与行为学的研究

《The Egyptian Journal of Otolaryngology》：Impacts of ITD-based training on auditory-spatial illusion with aging: a combined MMN and behavioral study

为解决老年群体在混响环境中听觉空间定位能力下降及易受Franssen错觉(FE)影响的问题，研究人员开展了一项结合行为学与失匹配负波(MMN)的研究。结果表明，基于双耳时间差(ITD)的训练虽能提升老年受试者的双耳时间分辨率，但并未显著改变FE的发生率。这提示FE的发生机制并非仅由ITD决定，为理解老年听觉处理机制提供了新的神经生理学证据。

　　

你是否曾有过这样的经历：在一个空旷的房间里，明明声音是从左边传来的，你却感觉它一直在右边响？这并非幻听，而是一种被称为Franssen错觉(FE)的听觉空间错觉。这种现象揭示了我们大脑在处理声音位置时的一个有趣“漏洞”：它更倾向于相信声音刚出现时的位置，而忽略后续持续的声音信息。对于年轻人来说，这种错觉或许只是偶尔的“小把戏”，但对于听觉系统逐渐退化的老年人而言，这种错觉可能会变得更加频繁，从而影响他们在复杂环境（如嘈杂的餐厅或回音较大的房间）中的交流能力。

那么，这种错觉在老年人中是否真的更常见？如果通过训练提升老年人辨别声音细微时间差的能力，能否帮助他们“看穿”这种错觉，从而改善空间听觉？为了回答这些问题，来自伊朗大不里士医科大学和伊朗医科大学的Mehri Maleki等研究人员在《The Egyptian Journal of Otolaryngology》上发表了一项研究，他们结合了行为学测试和脑电图技术，深入探究了衰老和听觉训练对Franssen错觉的影响。

关键技术方法

本研究招募了50名受试者，包括24名老年人和26名年轻人，其中19名老年人接受了为期8周的ITD训练。研究采用多模态方法进行评估：1. 行为学实验：通过扬声器和插入式耳机两种方式呈现Franssen错觉刺激，记录受试者的错觉发生率；同时评估受试者对双耳时间差(ITD)的辨别能力。2. 神经电生理记录：利用失匹配负波(MMN)范式，记录受试者在处理Franssen错觉和ITD刺激时大脑皮层的自动加工过程，以探究其背后的神经机制。

研究结果

1. ITD训练对行为学实验和MMN结果的影响

1.1 Franssen错觉感知

研究人员首先想确认，经过ITD训练后，老年人是否变得不那么容易“上当”了。他们通过一个三因素重复测量方差分析(RM-ANOVA)来检验干预（训练前 vs. 训练后）、刺激呈现方式（扬声器 vs. 插入式耳机）和错觉类型（瞬态检测 vs. 持续检测）这三个因素对错觉发生率的影响。结果发现，干预的主效应并不显著（F(1,12)=0.90, p=0.361, η²=0.07）。这意味着，尽管经过了训练，老年人感知到Franssen错觉的频率并没有发生显著变化。然而，刺激呈现方式（F(1,12)=45.39, p<0.001, η²=0.79）和错觉类型（F(1,12)=56.23, p<0.001, η²=0.82）的主效应都非常显著。具体来说，通过扬声器呈现刺激时，错觉的发生率远高于通过耳机呈现；同时，持续音错觉的发生率也显著高于瞬态音错觉。此外，刺激呈现方式与错觉类型之间存在显著的交互作用（F(1,12)=114.54, p<0.001, η²=0.91），表明呈现方式对错觉类型的影响程度不同。

1.2 双耳时间差(ITD)

虽然训练没能“破解”错觉，但它确实提升了老年人的听觉能力。在评估ITD辨别能力的任务中，研究人员发现干预的主效应非常显著（F(1,5)=6.60, p=0.002, η²=0.57），表明训练后，老年人在ITD任务中的错误率显著降低。同时，刺激类型的主效应也显著（F(8,5)=15.17, p=0.004, η²=0.96），说明不同声音刺激（如纯音和噪声）的难度确实不同。配对t检验进一步证实，训练前后总错误数存在显著差异（p<0.002）。这表明，ITD训练确实有效提升了老年人的双耳时间分辨率。

1.3 MMN结果

为了从神经层面探究训练的效果，研究人员分析了记录于Fz电极的MMN波幅和潜伏期。他们首先通过单样本t检验确认了MMN反应的存在，结果显示所有测试条件下，差异波的平均波幅与零值均存在显著差异，成功提取了MMN反应。随后，他们使用广义估计方程(GEE)模型分析了干预条件（训练前 vs. 训练后）与不同MMN范式（Franssen范式 vs. ITD范式）之间的交互作用。结果发现，Oddball范式类型与干预条件在MMN波幅（p=0.03）和潜伏期（p=0.002）上均存在显著的交互作用。具体来看，Franssen Oddball范式在干预后，MMN波幅仅从0.76μV轻微增加到0.83μV，潜伏期从232.83 ms增加到256.56 ms，变化不显著。这表明训练对Franssen错觉的神经加工过程影响甚微。然而，在ITD范式中，训练的效果非常明显。例如，在ITD 700μs条件下，MMN波幅从0.51μV增加到0.61μV，同时潜伏期从206.31 ms显著缩短到196.24 ms。这从神经电生理层面证实，训练确实改善了大脑对ITD信息的自动加工速度和强度。

2. 年龄对听觉空间Franssen错觉感知的影响：行为学测试结果

研究人员还比较了年轻人和老年人感知错觉的差异。三因素RM-ANOVA分析显示，年龄组的主效应显著（F(1,48)=7.405, p=0.009, η²=0.134），老年人感知到的错觉显著多于年轻人。此外，刺激呈现方式（F(1,48)=165.665, p<0.001, η²=0.775）和错觉类型（F(1,48)=250.620, p<0.001, η²=0.839）的主效应同样显著。刺激呈现方式与错觉类型之间存在显著的交互作用（F(1,48)=263.188, p<0.001, η²=0.846），但年龄组与其他因素之间没有显著的交互作用。这表明，虽然老年人总体上更容易产生错觉，但错觉的产生模式（如扬声器比耳机更容易诱发错觉）在年轻人和老年人中是相似的。

研究结论与讨论

本研究通过结合行为学与MMN测量，深入探讨了年龄和ITD训练对Franssen错觉(FE)的影响。研究得出了两个核心结论：首先，ITD训练虽然能有效提升老年人的双耳时间分辨率，但并未显著改变FE的发生率；其次，年龄是影响FE的重要因素，老年人比年轻人更容易受到这种错觉的影响。

对于训练未能改变错觉这一结果，研究人员提出了几种可能的解释。根据贝叶斯大脑模型理论，大脑会构建一个预测性的内部模型，当输入信息与模型不符时会产生预测误差。FE的发生可能源于这种预测误差。此外，Masterton的理论认为，听觉系统在进化过程中优先编码瞬态听觉刺激。因此，即使ITD处理能力得到提升，这种对声音起始部分的“优先权”可能依然存在，导致错觉持续发生。另一种可能是，训练同时影响了瞬态和持续两个声音成分的处理，因此并未改变它们之间的相对权重，从而未能影响错觉的发生。

关于年龄差异，研究结果与以往关于感知处理随年龄变化的研究一致。老年人感知敏感性的下降可能导致他们更容易受到错觉的影响。重复抑制(RS)现象，即大脑对重复刺激的反应减弱，被认为是感知敏感性的一个指标。随着年龄增长，RS功能下降，这可能导致老年人对声音位置的判断更容易出错。此外，以往研究已证实，衰老和感音神经性听力损失会损害个体对混响的感知能力。因此，老年人FE发生率的增加，可能与他们感知混响环境变化的能力下降有关。

综上所述，这项研究揭示了Franssen错觉的发生机制并非仅由双耳时间差(ITD)决定，其背后可能涉及更复杂的听觉处理机制。同时，研究也证实了衰老确实会增加个体对听觉空间错觉的易感性，这为理解老年听觉处理机制提供了重要的神经生理学证据。