听力损失与助听器定向性对多说话者音视频搜索任务中表现及定向行为的影响

《Ear and Hearing》：Effects of Hearing Loss and Hearing Aid Directionality on Performance and Orienting Behavior in a Multi-Talker Audiovisual Search Task

　　目标：听力障碍者在有多人同时讲话的混响环境中，会在语音感知方面面临巨大困难。配备定向麦克风的助听器旨在帮助他们在这类环境中聆听，但目标说话者位置的变化以及听者头部的移动都可能影响其效果。本研究通过复杂的视听搜索任务，探讨了有无听力损失者在无辅助和有辅助条件下的表现及定位行为。研究者假设听力损失会导致更差的表现和更复杂的定位行为，而定向麦克风的处理会因空间线索的改变进一步影响表现和定位行为。

设计：20名正常听力者与22名听力障碍者参与了这项任务，他们需要在包含多个竞争性叙述的适度混响视听环境中找到并识别出目标叙述。该环境通过64通道扬声器阵列和虚拟现实眼镜呈现，共有15个可能的目标准位。通过虚拟现实眼镜的内置传感器来追踪头部和眼部的运动。测试在无辅助条件下进行，也有在带有全向或定向麦克风设置的辅助条件下进行。任务表现通过响应准确性、定位误差和响应时间来评估。定位行为则通过定向错误率、头部注视比例、扫描路径效率以及头部和注视方向的偏差来量化。

结果：与正常听力者相比，听力障碍者在所有条件下的响应准确性显著更低，定位误差更大，响应时间更长。他们的搜索行为也较为间接，表现为更频繁地最初将头部转向远离目标的方向，且更多依赖眼部动作而非头部动作。在辅助条件下，正常听力者的准确性下降，定位误差增加，尤其是在使用定向麦克风时，他们稍微更多地依赖头部动作。对于两组来说，在辅助条件下眼部运动的复杂性都会增加，其中听力障碍者的注视模式更为复杂。与正常听力者不同，听力障碍者在回应时往往只让视线与目标位置对齐，而非头部。

结论：研究结果表明，在复杂的多人讲话环境中，听力障碍者与正常听力者在任务表现和定位行为上存在显著差异。尽管定向麦克风旨在改善噪声环境中的语音理解能力，但在需要精确定位目标的任务中却会带来挑战。总体而言，这些发现既体现了听力损失的影响，也揭示了助听器定向功能在复杂听觉环境中的局限性。根据制造商的说法，这款VR眼镜的刷新率为90赫兹，视野角度为110度。眼镜内置的追踪器得到了SteamVR Lighthouse以及SRanipal软件开发工具包的支持，分别用于追踪头部和眼睛的运动。头部和眼睛的运动数据是通过Unity以90赫兹的采样率获取的。实验参与者还会得到一个手持式VR控制器，用来指示目标叙事的位置。参与者通过指向相应的人形图标并按下控制器上的按钮来表明他们所感知的目标叙事位置。音频信号则通过位于无回音室内的64通道球形扬声器阵列进行播放（更多细节可参见Ahrens、Lund、Marschall等人的2019年研究）。虚拟房间的声学效果则是通过Odeon软件（Odeon A/S，丹麦林比市）来模拟的。相应的扬声器信号则是利用“基于扬声器的房间声音再现系统工具箱”（Favrot与Buchholz，2010年）生成的。直接声音成分以及早期反射声则来自距离最近的扬声器。

试验设计
在每次试验中，都会使用不同的目标叙事、干扰叙事、讲述者以及叙事位置的组合，这些组合会在不同参与者和不同辅助听力设备条件下进行平衡分配。每次试验开始前会有3秒的倒计时，随后开始播放叙事内容。试验开始时，虚拟房间中心（0度方位角）会出现一个对应目标叙事的图标，该图标位于相应人形图标的后方，用作提示。各段叙事的声音强度均为60分贝，播放时长最多为120秒，或者直到参与者通过控制器作出反应为止。在有三个叙事时，聆听位置的总体声压级约为65分贝；而有五个叙事时则约为67分贝。在每次试验中，不同叙事的内容起始点都是随机选择的。如果某段叙事在试验结束前就播放完毕，那么会从开头重新播放。由于同时存在的叙事数量不同（三个或五个），以及播放时的空间布局不同（密集或分散），因此共形成了四种不同的条件组合。在每一组竞争性叙事中，目标叙事的位置也是随机设定的，这样可以确保参与者无法预测目标叙事在其中的准确位置。每种组合会重复10次，这样一共就有40次试验。横向和正面目标位置的出现频率在参与者之间也是均衡的。整个实验是通过定制的MATLAB程序来控制的。实验共分为三个部分，分别对应三种辅助听力设备条件：无辅助、全向辅助和定向辅助，因此总共进行了120次试验。这三个部分的顺序在参与者之间也是均衡分配的。

实验流程
在开始测量之前，参与者需要先熟悉这些叙事内容。为此，每位参与者都要听完由不同讲述者讲述的10段叙事。与此同时，他们还会获得这些叙事的文字版本，以便阅读。此外，他们还要熟悉代表每段叙事的图标。参与者会被告知任务要求，即在有其他叙事存在的情况下找出目标叙事。参与者坐在64通道扬声器阵列中心的舒适椅子上，椅子的高度会被调整，以确保用于播放叙事的扬声器与参与者的耳朵处于同一水平线。之后，参与者需要戴上VR眼镜，同时眼动追踪器也会被校准。每当参与者再次戴上眼镜时（比如休息之后），都需要重新进行眼动追踪器的校准。参与者会得到明确的任务说明，同时也会熟悉用于选择目标叙事的控制器。为此，控制器会控制一个虚拟激光指针，参与者需要用它指向看似发出目标叙事声音的半透明人形图标，然后按下控制器上的按钮来确认自己的反应。这个半透明人形图标不会显示任何面部或发音相关的特征，比如嘴唇动作或面部表情等。唯一的反馈方式是短暂的色彩变化，表示反应已被成功记录，其颜色则与每次试验开始时出现的、代表目标叙事的那個图标的颜色相对应。参与者被鼓励使用头部而非整个身体来定位和识别目标叙事。同时，他们也被要求在寻找目标叙事时不要闭上眼睛（眨眼除外），以避免丢失眼动追踪数据。实验者会确保参与者能够看到所有15个可能的叙事位置，同时也能找到位于最两端（±105度方位角）的人形图标。在熟悉阶段，实验者会身处无回音室内，随时解答参与者关于试验的疑问并监测他们的表现。熟悉过程会持续到参与者有足够的信心完成这项任务为止。通常情况下，熟悉阶段需要5到6次试验。为了减少疲劳，参与者被建议在各个测试阶段之间休息。所有参与者至少都休息了大约10分钟。如有需要，参与者也可以在每次试验之间稍作休息。平均而言，听力正常组的参与者完成整个实验大约需要2.5小时，而听力受损组的参与者则需要大约2小时。

结果测量
任务表现指标
任务表现是通过响应的正确性、定位误差以及响应时间来评估的。响应正确性指的是参与者能否从15个可能的位置中选出正确的目标位置。定位误差则是目标叙事的实际位置与参与者所选位置之间的角度差异。响应时间则是指从音频开始播放到参与者按下按钮之间的时间。这三项指标与以往基于相同实验范式的研究中所使用的指标是一致的（Ahrens与Lund，2022年；Dargaud等人，2024年）。

定向行为指标
为了减少噪声，头部和眼睛的运动数据会通过100毫秒的移动平均窗口进行处理。随后会使用一种基于离散度的算法，来精准识别头部和视线轨迹中的注视点。头部和视线轨迹的注视点分别是单独计算的。这里采用了180毫秒的滑动窗口，以90赫兹的采样率运行，相当于大约16个样本。这个窗口会逐个样本地在数据上移动，以此分析头部和视线轨迹中可能存在注视点的段落。在每个窗口内，都会计算空间离散度——即方位角和仰角值的分布情况——以及瞬时速度。当空间离散度小于2度，且瞬时速度低于1000度/秒时，就判定存在注视点，因为这表明运动幅度极小。这种方法有效地避免了将带有噪声的运动数据纳入分析范围。此外，持续时间短于100毫秒的注视点也会被排除，因为这样的时间太短，不足以被视为有效的注视点。每个注视点的中心点则是通过计算该注视点内各点的平均位置得出的。随后，会计算出相邻中心点在二维角度坐标空间中的欧几里得距离，也就是角度位移，然后将所有的角度位移相加，从而得出每条轨迹的总扫描路径长度。从经过处理的头部和视线方向数据中，还可以提取出定向错误率、头眼运动比例、扫描路径效率以及头部和视线方向的偏移量。定向错误率是指参与者最初将头部朝与目标位置相反的方向移动超过10度的试验所占的比例。在计算定向错误率时，那些目标方位角为0度的试验会被排除在外。Hendrikse等人（2019年）曾使用头眼运动比例来分析头部和眼睛运动之间的关系。该比例是通过计算注视状态下头部角度的绝对值与眼睛角度的绝对值之比得出的。如果头部角度大于眼睛角度或符号相反，或者眼睛角度小于10度，那么 ??数据点就会被排除。这些排除标准借鉴自Hendrikse等人（2022年）的研究成果。扫描路径效率则是通过将轨迹的总扫描路径长度——也就是所有注视点之间欧几里得距离的总和——与理想扫描路径长度进行比较来得出的。理想扫描路径长度则是从0度到目标位置角度之间的欧几里得距离。之所以选择0度方位角作为起点，是因为在每次试验开始时，标识目标叙事的图标都会出现在这个位置（前面已提及）。因此，如果参与者能够直接朝向目标位置，其扫描路径就应该就是这条线。扫描路径效率是用来衡量轨迹复杂程度的一个指标。以往的研究表明，人们在完成类似任务时，更多依赖的是眼睛而非头部（Fuller，1992年；Goldring等人，1996年）。因此，在计算扫描路径效率时，只考虑了视线轨迹。定向偏移量则是指参与者按下响应按钮时头部/眼睛的方向角度与响应位置之间的角度差异，在本研究中，响应位置指的是某条轨迹最后一次注视点的中心点。这一概念与Brimijoin等人（2014年）所使用的“注视误差”概念类似。这里选取的头部和眼睛运动轨迹的各种特征，是因为先前的研究已经证明，它们对听力损伤以及辅助听力设备的方向性效应具有敏感性（Brimijoin等人，2010年、2014年；Hendrikse等人，2019年、2022年）。

统计分析
听力损失以及辅助听力设备的方向性对各项结果指标的影响是在R 4.2.1版本软件中进行分析的。对于线性混合效应模型分析，使用了lmerTest软件包（Kuznetsova等人，2017年）。而对于广义线性混合效应模型分析，則使用了lme4软件包（Bates等人，2015年），以此来分析各种结果指标，包括响应正确性、定向错误率、响应时间以及头眼运动比例。效应大小则是通过效应大小分析软件包来计算的。在分析响应正确性和定位误差时，所有试验的数据都会被纳入考虑；而对于其他结果指标，则仅分析那些响应正确的试验数据。分析是从完整模型开始的，该模型包含了听力状况、辅助听力设备的方向性、竞争性叙事的数量以及这些叙事之间的空间距离等因素。竞争性叙事的数量和空间距离被作为固定效应纳入模型，因为它们能显著提升模型的拟合度。虽然这些因素会影响结果指标，但在控制了它们之后，关于听力状况和辅助听力设备方向性的主要研究发现并未受到影响。因此，后续的结果分析和讨论将重点放在听力状况（听力正常组、听力受损组）以及辅助听力设备条件（无辅助、全向辅助、定向辅助）上。同时，也分析了听力状况与辅助听力设备方向性之间的交互作用。在分析中，参与者则被视为随机效应。图3B以密度气泡图的形式展示了定位目标叙述时的角度误差。听力正常参与者 的响应值大多接近零，说明即便他们给出错误答案，误差也较小。而听力受损参与者在各种条件下的响应差异更大。与听力正常参与者相比，听力受损参与者的平均定位误差大约大23°（β = 23.06，p < 0.001，?2 = 0.26）。在有辅助条件的情况下，定位误差进一步增大，其中全向麦克风设置和定向麦克风设置下的误差均高于无辅助聆听时的水平（全向设置：β = 4.43，p < 0.01，?2 = 0.002；定向设置：β = 3.62，p < 0.01，?2 = 0.002）。全向麦克风设置与定向麦克风设置之间未见显著差异（β差异 = 0.81，p > 0.05）。此外，存在显著交互效应，即对于听力正常参与者而言，无辅助条件与全向条件之间的定位误差差异更大（β = ?11.94，p < 0.001，?2 = 0.008）。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.267，R2条件值 = 0.589，ICC = 0.441）。作为补充分析，研究人员计算了混淆矩阵，以探究定位精度是否随目标方位角呈现系统性变化（详见补充数字内容中的附录B，网址：https://links.lww.com/EANDH/B987）。分析结果表明，参与者的响应多集中在目标位置附近，但并非恰好位于该位置。与预期相反，处于0°方位角处的定位精度反而低于某些侧面位置，这可能反映出在类似此处模拟的多说话人环境中，空间线索存在模糊性，从而导致识别困难。

图3C展示了反应时间数据。由于这些数据呈偏态分布，研究采用带有伽马分布的广义线性混合模型而非普通线性混合模型，这样的模型能提供更佳的拟合效果。听力受损组的表现明显慢于听力正常组（β = 0.55，p < 0.001，η2 = 0.16）。与无辅助聆听相比，有辅助条件下的反应时间同样更长，无论是全向麦克风设置还是定向麦克风设置，在对数尺度上均显示出更长的反应时间（全向设置：β = 0.34，标准误 = 0.03，p < 0.001，η2 = 0.017；定向设置：β = 0.37，标准误 = 0.03，p < 0.001，η2 = 0.017）。听力状况与辅助条件之间存在显著交互效应，这意味着对于听力受损群体而言，辅助设备带来的反应时间延长幅度小于听力正常群体（全向设置：β = ?0.41，p < 0.001，η2 = 0.008；定向设置：β = ?0.21，p < 0.001）。全向麦克风设置与定向麦克风设置之间也无显著差异（β差异 = 0.04，p > 0.05）。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.076，R2条件值 = 0.217，ICC = 0.152）。另有补充分析比较了正确响应与错误响应的反应时间，试图发现是否存在系统性差异，但未发现具有统计意义的差异。该分析结果可见补充数字内容中的附录C，网址：https://links.lww.com/EANDH/B988。

图4A展示了迷失方向的比例数据。听力受损参与者在初始阶段迷失方向的概率明显高于听力正常参与者（β = 1.22，p < 0.01）。在有辅助条件（全向及定向）与无辅助聆听条件下，迷失方向的概率并无显著差异（分别为β = ?0.08，p = 0.64；β = 0.21，p = 0.22）。全向麦克风设置与定向麦克风设置之间也不存在差异（β差异 = 0.30，p = 0.211），听力状况与辅助条件之间亦无交互效应，这说明听力正常参与者与听力受损参与者在两种麦克风设置下的迷失方向比例差异保持一致。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.089，R2条件值 = 0.312，ICC = 0.245）。

定向行为的结果包括迷失方向比例、头部注视比率以及扫描路径效率。A图为条形图，展示了听力正常参与者与听力受损参与者在无辅助条件与有辅助条件下的迷失方向比例，条形上方数值为各条件下的绝对迷失方向比例。B图为箱线图，展示了两组参与者在相同条件下的头部注视比率数据。C图为箱线图，展示了两组参与者在相同条件下的扫描路径效率数据。B图与C图中的水平线代表中位数，箱子则显示25%至75%的百分位数范围，点号表示异常值。仅纳入了正确响应数据，每张箱线图上方注明了纳入的响应数量。HI代表听力受损，NH代表听力正常。

图4B展示了头部注视比率数据。数值为1时表示在注视时头部位置与视线方向一致，数值越低则意味着注视时视线位置与头部距离越远，即眼球移动幅度越大。由于头部注视比率数据呈正偏态且取值有限，研究采用带有伽马分布的广义线性混合模型进行分析，该模型的拟合效果优于普通线性混合模型。听力受损参与者的头部注视比率低于听力正常参与者（β = ?0.069，p < 0.001），这说明他们更依赖眼球运动来定位。从整体来看，两组之间的差异较小（听力正常参与者：0.791，听力受损参与者：0.738）。这一微小差异具有统计显著性，是因为不同参与者之间的结果较为一致。关于不同参与者群体及辅助条件下的个体内差异情况，可参见补充数字内容中的附录D，网址：https://links.lww.com/EANDH/B989。辅助条件的主效应结果较为复杂，其中定向麦克风设置会使头部注视比率在対数尺度上显著下降（全向设置：β = 0.022，p < 0.001；定向设置：β = 0.030，p < 0.001）。正系数表明在有辅助条件下，头部注视比率的平均值略有上升。全向麦克风设置与定向麦克风设置之间存在显著差异（β差异 = 0.173，p = 0.019）。同时，听力状况与辅助条件之间存在显著交互效应（全向设置：β = ?0.005，p = 0.034；定向设置：β = ?0.005，p = 0.027），这说明相对于听力正常参与者，听力受损参与者在辅助条件下的改善效果更为有限。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.145，R2条件值 = 0.428，ICC = 0.332）。

图4C展示了听力正常参与者与听力受损参与者在无辅助条件以及两种辅助条件下的扫描路径效率。在所有条件下，听力正常参与者的扫描路径效率均高于听力受损参与者（β = ?0.114，p < 0.001，?2 = 0.10）。总体而言，有辅助条件时参与者的搜索效率低于无辅助聆听时（全向设置：β = ?0.082，定向设置：β = ?0.082，p < 0.001，?2 = 0.01）。全向麦克风设置与定向麦克风设置之间也无显著差异（β差异 = 0.001，p > 0.05）。听力状况与辅助条件之间存在交互效应，即对于听力受损群体而言，全向麦克风设置所导致的扫描路径效率下降幅度小于听力正常群体（β = 0.088，p < 0.001，?2 = 0.003）。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.108，R2条件值 = 0.321，ICC = 0.239）。

图5展示了方向偏移数据。图表中的零线代表头部/视线方向与响应位置完全一致的情况。负值表示头部/视线方向偏离响应位置，正值则表示在做出决策时头部/视线方向超出了响应位置。

A图为箱线图，展示了听力正常参与者与听力受损参与者在无辅助条件与有辅助条件下的头部方向偏移数据。B图为箱线图，展示了两组参与者在相同条件下的视线方向偏移数据。B图与C图中的水平线代表中位数，箱子则显示25%至75%的百分位数范围，点号表示异常值。仅纳入了正确响应数据，每张箱线图上方注明了纳入的响应数量。HI代表听力受损，NH代表听力正常。

从图5A可以看出，在做出决策时，听力正常参与者的头部方向在所有条件下都更接近响应位置，这一结论得到了分析结果的佐证，分析显示听力状况对头部方向偏移有显著影响。听力受损参与者的平均偏移量约为6.9°，显著高于听力正常参与者（β = ?6.89，p < 0.001，?2 = 0.53）。辅助条件并未对方向偏移产生显著影响，说明无论是在无辅助条件下还是使用两种麦克风辅助时，参与者的定向行为都没有发生变化。不过，听力状况与辅助条件之间存在显著交互效应（β = 2.39，p < 0.001，?2 = 0.003），这说明在定向麦克风辅助下，听力受损参与者的头部位置比无辅助时更接近响应位置。此外，与听力正常参与者相比，听力受损参与者在定向麦克风辅助下的头部方向偏移减少幅度更为明显。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.532，R2条件值 = 0.698，ICC = 0.354）。

图5B显示，听力正常参与者与听力受损参与者的视线方向总体上都与响应位置大致一致。虽然听力正常参与者在头部方向偏移上存在差异，但在视线方向偏移上则没有此类差异。这说明即便听力受损参与者的头部方向与响应位置不一致，他们在做出决策时视线方向仍与响应位置对准。对视线方向偏移的分析未发现听力状况或辅助条件具有显著影响。不过与头部方向类似，定向麦克风辅助下听力受损参与者的视线方向仍比听力正常参与者更接近响应位置，这一差异具有统计显著性（β = 1.12，p = 0.002，?2 = 0.004）。模型诊断结果显示拟合效果良好（R2边际值 = 0.012，R2条件值 = 0.445，ICC = 0.440）。

本研究探讨了听力损失以及辅助麦克风的定向特性如何影响视听多说话人场景下的任务表现与定向行为。研究采用了Ahrens和Lund（2022）提出的实验范式，要求参与者在存在其他竞争性叙述的情况下识别特定叙述的位置，同时会记录他们的头部与眼球运动。任务表现通过响应正确率、定位误差以及反应时间来量化，而定向行为则通过迷失方向比例、头部注视比率、扫描路径效率以及头部/视线方向偏移等指标进行评估。总体而言，听力损失会对任务表现与动作行为均产生影响。有趣的是，辅助设备的使用在多个指标上对搜索行为产生了细微且大多不利的影响。

竞争性叙述的数量以及干扰因素的空间距离对所有结果指标都有显著影响，将这两类因素作为协变量后，模型的拟合效果有所提升，这一现象凸显出任务表现与定向行为在很大程度上依赖于听觉场景的复杂性。竞争性叙述数量增多（5个对比3个）以及干扰因素距离更近，都会增加任务难度，进而导致更多错误、更长的反应时间、更高的迷失方向比例以及更低效的搜索路径。这些效应在不同听力状况群体及不同辅助条件下均保持一致，充分体现了多说话人场景给听觉-视觉整合与空间定向所带来的挑战。

听力受损参与者在任务表现与定向行为方面均逊于听力正常参与者，其定向行为也更为复杂。正如部分?2值所反映的那样，听力损失是导致两组在任务表现与定向行为上出现差异的重要原因。与以往的研究结果一致，听力受损群体在所有条件下的响应正确率均较低。Brungart等人（2014）在一项声音定位与识别任务中也得到了类似结论，即听力正常参与者始终表现优于听力受损参与者。此处观察到的更大定位误差也与先前研究结果相符，例如Best等人（2011）发现，听力受损者在存在干扰声音的情况下，定位误差会更大。该研究结果表明，在所使用的多说话人环境中，佩戴助听设备会降低听力受损受试者的声音源空间表征能力。与听力正常的受试者相比，听力受损受试者的反应时间显著更长，这一现象与先前关于注视延迟增加的报道一致（Brimijoin等人，2010年）。在本研究中，较长的反应时间可能反映出在众多竞争性语音流中筛选目标语音的难度增大。听力损失会因减少对语音线索的获取机会以及可能增加对信息掩蔽的敏感性而影响对多个语音的同时理解能力（Best等人，2017年；Kidd等人，2019年），这可能会减缓决策过程并增加做出决策所需的时间。此外，无论同时播放多少个语音内容，每个语音的播放音量都保持一致，这就导致了负信噪比，这对听力受损的受试者而言尤其具有挑战性，很可能会增加他们的听觉负担和疲劳感（Davis等人，2021年；Hornsby，2013年；Bess等人，2016年）。听力受损组初始定位错误率较高的现象，可能反映出他们难以获取可靠的语音和空间线索，因此会通过转动头部来尝试寻找能提升信噪比的信号。Brimijoin等人（2014年）认为，这种行为反映了在不确定性条件下从直接定位策略转向搜索策略。在本研究中，听力受损受试者似乎比听力正常受试者更依赖这种策略。Hendrikse等人（2022年）发现，听力受损受试者在注视目标时的头部转动频率高于听力正常受试者，这说明他们更依赖头部动作。而本研究中的情况则更为复杂，听力状况与助听设备类型之间存在显著交互作用。在无辅助条件下，两组受试者在头部转动频率上没有显著差异。然而，在有辅助条件下，听力正常受试者更依赖头部动作（尤其是在定向设置下），而听力受损受试者在全向设置下的头部转动频率则较低（即相对更多的目光移动）。这些差异表明，麦克风配置可能会对听力正常和听力受损受试者的动作策略产生不同影响，这可能反映出他们试图从改变后的声学输入中提取空间信息。任务环境也可能导致不同研究结果存在差异。本实验要求受试者通过虚拟现实头盔与视觉界面进行互动，这可能会影响头部与眼睛的协调性。Hendrikse等人（2022年）使用了包含具有社会意义化身的虚拟视听场景（如咖啡厅、教室），这类场景可能会引发不同的定位行为。相比之下，Lertpoompunya等人（2024年）采用了与本研究类似的任务，他们发现即使已知目标位置，听力受损受试者也常常避免完全转向目标方向。综合这些研究结果可以看出，在解读受试者的自我移动行为时，任务要求非常重要。与以往的研究结果一致，本研究中的听力受损受试者也表现出更为复杂的搜索行为。例如，Brimijoin等人（2010年）在定位任务中观察到听力受损受试者的头部移动模式更为复杂。在本研究中，听力受损组在扫描路径效率上的降低表明他们的搜索轨迹不够直接，且在不同条件下的移动复杂性更高。这种效率的降低很可能与之前讨论过的较高初始定位错误率有关。先前的研究表明，在定位视觉目标时，目光通常会在头部移动之前落在目标上，这往往会导致头部未能准确到达目标位置（Hendrikse等人，2019年；Lu等人，2021年）。这些研究并未报告听力受损与听力正常受试者在头部位置偏移方面的差异。而本研究中的听力受损组则表现出更大的头部定位偏移。需要指出的是，两组的目光定位偏移并无差异，这说明即使在头部位置不同的情况下，两组受试者在做出决策时通常都会将目光对准响应位置。这或许可以解释为何听力受损组?头部转动频率较低：听力受损受试者可能更倾向于通过目光来定位和确认目标，从而减少头部的移动。这种模式在一定程度上可能反映出年龄较大的听力受损组相比年轻听力正常组在行动能力上存在限制。最后，对于某些空间布局而言，稍微偏离目标轴线进行定位可以利用头部阴影效应提升信噪比（Brimijoin等人，2012年；Grange等人，2018年）。因此，那些在复杂环境中拥有丰富实际经验的老年听力受损受试者，可能比年轻听力正常受试者更频繁地采用此类策略。助听设备类型的影响在任务表现和定位行为方面均观察到了与助听设备相关的若干影响。使用助听设备会降低反应的正确率：无论是全向还是定向设置，其正确反应的概率都低于无辅助听力情况。这表明，尽管助听设备能够提升听力清晰度，但在复杂的多说话人环境中，它们可能无法充分保留有助于精准定位的空间线索。与这一解读相符的是，Cubick等人（2018年）以及Roverud和Best（2025年）发现，对于听力正常的受试者来说，通过助听设备聆听会扭曲空间感知，增加不同说话者语音之间的感知重叠。这类扭曲现象可能正是导致此处观察到的反应正确率下降的原因，尤其是对听力正常受试者而言。值得注意的是，听力受损受试者在使用助听设备后并未表现出性能提升，这说明听力清晰度的提高被任务中所存在的空间扭曲或线索变化所抵消了。听力状况与助听设备类型之间的交互作用表明，与听力正常受试者相比，听力受损受试者在从无辅助听力状态转为使用助听设备后的正确率下降幅度更小，这意味着助听设备带来的性能负面影响主要是由听力正常受试者缺乏处理经过放大和处理过的语音的经验所导致的。反应时间也呈现出类似的规律：听力正常受试者在使用助听设备时的反应速度低于无辅助听力时，而听力受损受试者则没有出现类似的反应时间延长现象。这再次表明，听力正常受试者可能因为不熟悉助听设备的处理方式而决策速度较慢，而听力受损受试者由于更习惯于使用放大后的听力输入，受到的影响较小。在多项测量指标中，我们并未观察到全向麦克风设置与定向麦克风设置之间存在显著差异。这一结果与先前的研究一致，即在类似情境下，麦克风的定向性对定位性能的影响有限或不存在（Brimijoin等人，2014年；Picou & Ricketts，2017年）。同样，Hendrikse等人（2022年）也报告称，在不同麦克风模式下，无辅助听力与使用助听设备时的自我移动行为之间不存在显著差异。Hladek等人（2019年）认为，受试者可能无法可靠地调整自己的移动行为以充分利用定向麦克风的优势。在多个竞争性语音内容并存的情况下，目标可能出现在任何位置。当目标位于数组的边缘时（例如在包含三个语音内容的测试中，目标是掩蔽音-掩蔽音-目标而非掩蔽音-目标-掩蔽音），定向麦克风设置所带来的影响可能与目标位于数组中心时有所不同。这是因为在这种“不对称”的布局中，将头部朝向目标移动所带来的信噪比提升优势，要小于目标两侧均为掩蔽音时的情况。总体而言，这可能会降低全向麦克风设置与定向麦克风设置之间的实验对比度。不过，还是观察到了些与定向性相关的变化。听力正常受试者在使用定向麦克风设置时，头部转动频率略有上升，这表明他们的头部活动有所增加。此外，定向麦克风设置还会降低扫描路径效率，意味着他们的搜索行为更为复杂。这一现象与以下观点相符，即使用定向麦克风进行偏离轴心的聆听会减少受试者获取可靠空间线索的机会，进而增加搜索的复杂性（Brimijoin等人，2014年）。需要强调的是，尽管这些效应幅度较小，但具有统计学显著性。听力状况与助听设备类型之间的交互作用表明，与听力正常受试者相比，听力受损受试者在使用全向麦克风设置时具有更高的扫描路径效率，而在使用定向麦克风设置时，其头部和目光的定位偏移则更小。一种可能的解释是，当启用麦克风的定向功能时，听力受损受试者更能采取一些策略，使自己更紧密地朝向目标移动，从而最大限度地提升信噪比优势。不过总体而言，由于效应幅度较小且存在一定不一致性，这表明个体差异在很大程度上决定了受试者对麦克风定向处理的反应差异。局限性在本研究中，我们仅研究了在测试期间佩戴助听设备所产生的即时影响。如果让受试者有更长的适应时间，尤其是那些没有使用助听设备经验的听力正常受试者，他们或许能够调整自己的移动策略，从而降低性能损耗。未来的研究可以探讨更长时间的暴露效果，并调整定向性的强度和类型。此外，若能向受试者明确说明调整头部朝向可能带来的信噪比提升优势，也有助于了解行为调整在多大程度上能够改善实验结果。实验设计对视觉信息设置了限制。那些半透明的人形图像虽然可以作为空间参照点，但却无法提供任何面部特征或嘴唇动作等有助于理解语音的信息。如果加入视觉语音线索，不仅可以提高对语音内容的识别速度，缩短反应时间，还有助于加强视听之间的关联，进而促使受试者采取更高效的定位行为。另外，本实验中用作语音材料的叙事内容可能存在不可控的差异：根据某一时刻呈现的内容不同，受试者有时可能会凭借某些独特的关键词快速识别出对应的语音内容。不过，Lund等人（2019年）的研究显示，在类似实验设计下，10种不同叙事内容之间仅存在微小的差异。另一个局限性在于各次测试中目标位置的分布情况。目标位置并非在所有方位上均匀分布，与左半场、中心区域相比，目标更常出现在右半场（具体数据见补充数字资料中的附录B，链接：https://links.lww.com/EANDH/B987）。这种空间分布的不均衡是由于在紧凑且稀疏的空间布局中，目标叙事内容是随机分配的。虽然统计分析已经考虑了受试者个体间的随机效应，且各实验条件之间的主要因素也保持平衡，但这种不均匀的分布如果让受试者在测试过程中隐约察觉到这种空间偏差，可能会促使他们采用特定的搜索策略。不过，鉴于每次测试中目标及竞争性叙事内容的空间布局都是随机确定的，而且也没有提供关于反应是否正确的反馈，因此这种学习效应很可能微乎其微。最后，佩戴虚拟现实头盔可能会改变与头部运动相关的传输函数（Gupta等人，2018年），进而影响定位和移动行为。不过，采用类似虚拟现实技术的研究表明，只要具备足够的视觉信息，这类影响其实并不明显（Ahrens, Lund, & Dau等人，2019年；Huisman等人，2021年）。虚拟现实头盔还会限制视野范围，并可能影响头部与眼睛的协调性，这与自然观看条件有所不同（Kollenberg等人，2010年；Pfeil等人，2018年）。需要指出的是，即便虚拟现实头盔会影响受试者的绝对移动模式，但由于所有受试者都在相同的环境中完成相同的任务，因此跨不同受试者群体及不同助听设备条件之间的比较仍然具有意义。未来的研究还可以更详细地分析头部运动的动力学特征（例如在接近目标位置时的速度变化曲线和方向转换情况），以此探究定向处理是否有助于在主动搜索过程中利用头部阴影相关的线索。这类分析需要明确的检测标准以及配套的声学测量数据，以便将头部阴影效应与由任务驱动的头部移动区分开来。总体而言，尽管存在社交真实度较低、缺乏视觉语音线索等限制，但本研究采用的实验设计依然能够捕捉到现实世界中听力场景的关键要素：多说话人的复杂环境、受试者的主动头部和眼睛运动，以及自然的语音材料。这为研究复杂环境中的空间注意力与定位行为提供了一个既可控又贴近实际的实验框架。结论本研究详细分析了听力损伤以及助听设备如何影响受试者在包含多个说话人的视听场景中定位和识别语音信号的能力。听力损伤与较差的任务表现以及更为复杂的定位行为密切相关。助听设备也会对任务表现和搜索行为产生影响，不过这些影响在听力正常的受试者身上表现得更为明显。至于助听设备麦克风的定向性，其对不同绩效指标的影响幅度较小，且结果也存在一定不一致性。总体而言，这些研究结果为量化复杂多说话人环境中的性能表现和定位行为提供了依据，同时也凸显出有必要开发更为先进的助听处理技术，以便在这些环境中同时提升语音理解能力和说话者定位精度。致谢本研究得到了丹麦独立研究基金的资助（项目编号：0136-00422B；首席研究员：Tobias Neher）。Virginia Best则获得了美国国家耳聋及其他交流障碍研究所的资助（资助编号：R01 DC013286）。作者们还要感谢WS Audiology的Eline Borch Petersen、丹麦工业大学的Rikke Skovh?j S?rensen以及丹麦工业大学的Shixiang Yan，他们在测试设备的搭建过程中给予了大力帮助。这些资助机构并未参与该研究的设计与实施、数据的收集、分析及解读，也未参与决定将文章投稿发表，或是文章的撰写、审阅或批准过程。所有作者都为该研究的构思做出了贡献。S.K.N.、A.A.和T.N.负责研究设计工作；S.K.N.、V.B.和T.N.确定了相关的结果衡量指标并制定了数据分析计划；F.R.协助提供了助听器并负责相关编程工作；S.K.N.负责数据的收集与分析，并起草了初稿；V.B.、T.D.和T.N.对初稿进行了修改完善。所有作者共同讨论了研究结果及其意义，并对最终稿件提出了反馈意见。如提出合理请求，将会提供支持本研究结论的相关数据。作者们不存在需要披露的利益冲突。