我国聋人“事件相关电位”实验研究进展

李 敏 周永红

(重庆师范大学 教育科学学院特殊教育系 重庆 401331)

事件相关电位(Event-Related Potential，以下简称ERP)是与刺激事件有固定锁时(time-locked)关系的大脑反应所形成的一系列脑电波。与其他认知神经科学技术相比，ERP技术具有时间分辨率高、无创伤性、事件敏感性、数据丰富等优势[1]。聋人在听力方面有不同程度的损伤，视觉信息加工、心理认知机制与健听人相比存在较大的差异。在中国知网(CNKI)和Science Direct上以“ERP/事件相关电位/脑电”+“聋/听力障碍/听觉障碍/听障/deaf/deafness”等主题词组合进行检索，共检索到25篇期刊论文与19篇硕博论文(截至2022年3月)。根据以下标准对文献进行筛选：研究人员与被试均为国内人员；被试包括聋人；使用ERP技术。去掉重复文献，最终挑选出文献共34篇(16篇期刊论文，18篇硕博学位论文)。本文从ERP研究数量变化、研究人员、研究方法、研究成果四个方面对文献进行分析，探究我国聋人ERP实验研究的进展情况，并对我国聋人ERP实验研究进展进行总结与展望，为聋人ERP实验研究提供借鉴，为聋人的教育与早期干预提供参考。

一、聋人ERP实验研究数量变化

有关ERP的研究在我国始于20世纪80年代，我国开始聋人ERP实验研究始于2005年，ERP技术引入聋人这个特殊领域的时间相对较晚。总体来看，聋人ERP实验研究的期刊文献较少，2005—2022年总共16篇，在2005—2010年、2011—2015年两个时间段，聋人ERP实验研究分别只有3篇和2篇，研究较少。2016年之后的期刊论文数量迅速增加，呈上升趋势。在关于聋人ERP实验研究的硕博学位论文中，2005—2022年总共有18篇，其中硕士学位论文数量较多，博士学位论文数量较少，具体见表1。

二、聋人ERP实验的研究人员

对聋人ERP实验研究人员的所属单位(第一单位)和涉及的领域或学科背景进行统计分析发现，其中73.53%(n=25)的研究者来自高校，以河南大学、湖南师范大学、华东师范大学为主；26.47%(n=9)的研究者来自医院(医学中心)或医学院。由此可知，高校为聋人ERP研究的主要阵地，其次为医院。研究者的学科背景方面，有9篇文献的作者有教育学背景，其中华东师范大学的研究较多，有4篇，湖南师范大学有2篇，重庆师范大学、鲁东大学和香港大学各1篇；有11篇文献的作者有心理学背景，其中河南大学的研究较多，有7篇，湖南师范大学有2篇，重庆师范大学和华南师范大学各1篇；有11篇文献的作者有医学背景，其中有8篇来自医院，包括广西壮族自治区人民医院、徐州医学院附属医院、山西省人民医院、合肥第一附属医院(2篇)、烟台山医院、美国辛辛那提儿童医院医学中心、中山纪念医院。另外有1篇来自川北医学院，1篇来自首都医科大学，1篇来自四川大学。除上述学科背景外，还有文学、体育学、工学学科背景的研究人员。其中有1篇文献的作者有文学背景，来自江苏师范大学；有1篇文献的作者有体育学背景，来自山东师范大学；有1篇文献的作者有工学背景，来自天津理工大学。因此，我国目前聋人ERP实验研究主要涉及教育学、心理学、医学三个领域，未见进行跨学科合作，有一定的局限性。

表1 聋人ERP实验研究文献年份分布表(篇)

三、聋人ERP实验研究方法

(一)实验被试

对34篇文献进行分析，其中有27篇文献采用对照实验，将聋人与健听人进行对照；7篇的被试只有聋人，采取的是单组被试实验。对被试的年龄层次进行分析，研究聋童的文献有16篇，实验被试共有574人，占比44.26%；研究聋人中学生的文献有2篇，实验被试有68人，占比5.24%；研究聋人大学生以及成人的文献有12篇，实验被试有568人，占比43.79%；研究聋人老年人以及涉及各个年龄层的文献有4篇，实验被试有87人，占比6.71%。可见，当前研究的实验被试以聋童和聋人大学生为主。

(二)实验范式

研究者在ERP实验中会采取一些经典的实验范式来研究聋人的脑部认知机制。其中，采用经典Oddball范式及其变式的文献有17篇，是聋人ERP实验研究的主要范式。研究者也采用词图匹配范式、自我参照范式、同时性判断的经典范式、继时性判断的经典范式、平衡设计范式等。除了范式以外，情绪面孔识别任务、one-back任务、时间二分任务、数字识别和数字奇偶判断任务、延迟反应任务等也被研究者用于聋人ERP实验研究中。

(三)实验仪器

ERP实验需要借助电极帽和脑电图协同采集脑电数据。由表2可知，大多数ERP实验采用的是美国生产的Neuroscan电极帽和德国生产的Brain Product电极帽。Neuroscan的使用次数最高，为17次，占总使用量的50.00%；其次是Brain Product，使用次数为8次，占23.53%。Neuroscan电极帽分为以下几个型号：Neuroscan 4.5、Neuroscan SynAmps 2、Neuroscan Grael、Neuroscan SynAmps amplifier、Neuroscan SynAmps RT。电极数量有32导和64导，以32导居多。Brain Product的ERP记录系统有32导、64导和128导三种不同导数的电极帽。除了使用上述两种电极帽以外，一些研究者使用了EGI的脑电分析仪、上海海神医疗电子仪器生产的NDI-092(海神号)神经电检诊仪、Otmetrics的Chart听觉诱发电位仪、丹迪的EVOMATIC-8000、Keypoint的诱发电位仪，以及德国产的ANT。研究者应根据实验被试与研究精度要求选择合适的电极帽和电极点数。

(四)ERP成分

聋人ERP实验的可得成分总共被研究了97次，其中主要为N家族和P家族，N家族中主要有N1、N120、N2、N170、N400、N450，总共被研究过35次，占36.08%。其中，N1被研究最多，被研究了11次，N2被研究了7次，N170和N400各被研究了6次，N450被研究了3次，N120和N200各被研究了1次。P家族成分经常被研究者用来分析人的脑部机制，总共被研究过34次，占35.05%。其中，P1和P2各被研究11次，P3被研究8次。研究人员也研究了P140、P260、P500、P600等成分，其中，P600被研究2次，其他成分各被研究1次。在对植入人工耳蜗(Cochlear Implantation，以下简称CI)的聋童的研究中，采用最多的为失匹配负波(Mismatch Negativity，以下简称MMN)特征研究，被研究了15次，占15.46%。除了一些常见的ERP成分，研究者在对聋人进行实验时还发现了其他一些成分，比如晚期负成分(Late Negative Component，以下简称LNC)、晚期正成分(Late Positive Component，以下简称LPC)、与计时相关的晚期正成分(Late Positive Component of Timing，以下简称LPCT)、刺激呈现后300—500毫秒处的正波(Late Positive Potential，以下简称LPP)、晚期鉴别负波(Late Discriminative Negativity，以下简称LDN)、晚期听觉诱发电位(Late Auditory Evoked Potential，以下简称LAEP)、持续电位(Sustained Potential，以下简称SP)，占13.40%，其中，LPC和LPP各被研究3次，LDN和LAEP各被研究2次，LNC、LPCT和SP各被研究了1次。这些成分的研究对聋人神经心理机制探讨具有一定的帮助。

表2 ERP实验电极帽分布一览表

四、聋人ERP实验研究成果

当前，我国聋人ERP实验研究取得了一定的进展。聋人听觉中枢功能受损，主要依靠视觉进行信息加工，进而导致语言学习方面的困难、抑制控制机制受损、面孔情绪识别困难等。因此，已有研究主要对聋人的语言能力、执行功能、面孔情绪识别能力和听觉能力四个方面进行探讨。

(一)聋人语言能力发展

聋人与健听人在语言发展中有很大的不同，普遍存在阅读困难。在语言加工方面，聋人语音加工的时间较长，可能慢于健听人[2]。在词汇识别方面，聋人在词汇识别中采用了语音中介的路径策略[3]。但是，聋人也可以不借助语音的中介作用，更倾向于采用正字法策略，借助词形信息直接通达语义[4]。在语义加工方面，有研究者认为韵律对聋人语义加工有影响。聋人对现代汉语韵律的加工是使用手语加工，通过字形的图像编码，直接通达语义[5]。在言语工作记忆方面，聋童由于语音回路的缺失，无法接收听觉信息，其言语工作记忆在功能以及脑机制上都与健听人有一定的区别。早期的语音输入也会影响长期记忆的形成，CI术后儿童的长期记忆不如健听儿童[6]。因此，聋人在语言能力方面发展缓慢，在语音加工、词汇识别、语义加工、言语工作记忆等方面与健听人有所不同，聋人倾向于采用正字法、手语加工，使词形直接通达语义，以便进行语言的学习与发展。

(二)聋人执行功能发展

执行功能是指在完成复杂的认知任务过程中表现出来的一种高级认知过程。一般认为，执行功能包括抑制控制、刷新和转换三个子成分[7-8]。

执行功能的发展水平从高到低依次为健听儿童、植入耳蜗聋童、佩戴助听器聋童。这一结果表明，植入人工耳蜗有益于聋童执行功能的发展，即植入耳蜗聋童语言能力的发展会影响其执行功能的发展[9]。抑制控制是执行功能的核心成分，通常被认为是狭义的执行功能，指在完成有干扰信息的目标任务时对无关刺激进行抑制反应的能力[10-11]。聋童存在抑制控制障碍，在抑制控制过程中的认知监控机制受损，聋童和健听儿童都有冲突监测机制，但在认知Stroop任务中，聋童在N450上的负激活显著增强[12]。多项研究表明，听觉通道受损可能会影响聋童抑制控制的发展，抑制控制的损害会妨碍儿童学业、社会交往和情绪理解等方面的正常发展。总之，与健听儿童相比，聋童的执行功能尤其是抑制控制发展存在障碍，认知监控机制受损，这是由于冲突监测过程中注意分配能力受损所致。

(三)聋人面孔情绪识别能力发展

聋人不同程度的听力损失也可能影响其面孔识别能力和情绪识别能力，从而进一步影响其人际交往[13]。在面孔识别方面，由先前研究可知，面孔识别存在右脑偏侧化现象，即右脑比左脑在面孔识别上更具优势。但聋人被试左、右侧N170 波幅没有显著差异，在面孔加工上并没有表现出此现象，可能是听觉能力的缺失阻碍了面孔加工的右侧化偏向[14]。在面孔情绪识别方面，聋人面孔情绪识别存在困难。陈琼进行情绪Stroop任务研究发现，聋童在进行情绪面孔识别时，前额叶、枕叶、颞叶和顶叶区域出现了障碍，情绪自下而上的视觉加工、相关注意和情感语义分配受到损伤，具体表现为聋童在N1、P1、N170 和 LPC 四个成分上的激活均显著低于健听对照组[15]。聋人在识别愉快、悲伤、中性面孔情绪时诱发的N170波幅都比健听儿童波幅更大[16]，尤其是在识别恐惧情绪时，聋人需要更长时间才能对面孔主要部位进行感知[17]。这种困难还存在于聋人精细加工面孔的晚期阶段。认知加工的差异可能是聋人面孔情绪识别困难的主要原因之一。

(四)聋人听觉能力发展

聋人听觉中枢功能受损，听觉能力下降，多数研究对聋人的失匹配负波等特征进行了分析。研究表明，聋人与健听人的神经反应差异发生在符号处理的早期阶段[18]。在聋童中，CI儿童在复杂言语环境中，早期听觉编码和后期认知加工上存在缺陷[19]。对0—3岁聋童的听觉语言能力进行研究，采用失匹配负波测试可知，对聋童干预时间越早，配戴助听装置时间越长，听觉言语的康复效果越好[20]。先天性聋童大脑皮层跨模态重组的正常化逆转与CI术后聋童听觉功能的恢复情况相关，特别是颞叶和顶叶周边视听联合皮层异常活动的正常化在一定程度上影响了听觉功能的恢复效果，这对指导聋童CI术后听力恢复训练和康复评估具有重要意义[21]。在成年的聋人方面，对感音神经性聋患者的失匹配负波特征的分析发现，感音神经性聋患者虽听力损失比较严重，但听觉皮质仍可觉察、识别和分辨刺激[22]。在老年聋患者方面，与健听人相比，老年聋患者听觉中枢功能受损，认知功能减退，MMN、P300可作为评估老年聋患者听觉中枢功能、认知功能的客观判断指标[23]。在听觉能力鉴别方面，应用脑干听觉诱发电位和40Hz听觉事件相关电位对年龄在1—63岁的36例听力减退患者的听力减退情况进行评价，二者结合对器质性耳聋与功能性耳聋的鉴别诊断更客观，对伪聋的鉴别也比较容易[24]。由此可知，聋人的听觉能力与年龄、致病原因等方面都有关系，对一些聋童进行早期干预能够帮助听觉言语能力的恢复。同时，ERP技术在耳聋原因鉴别方面也能发挥作用。

五、结论与展望

(一)结论

对我国聋人ERP实验研究的34篇文献分析发现，聋人ERP实验研究文献数量总体较少；以师范院校教师、学生以及医院医生为主，学科背景多为教育学、心理学与医学，缺乏跨学科多领域合作；在实验被试方面，主要以聋童和聋人大学生为主；大多数采用经典Oddball范式对聋人进行研究；研究内容集中在聋人语言能力、执行功能、面孔情绪识别能力与听觉能力上。

(二)展望

1.扩大研究范围，推动多领域跨学科合作

国内聋人ERP实验研究内容主要集中于聋人的语言能力、执行能力、面孔情绪识别能力和听觉能力等方面。扩大聋人ERP实验研究范围是探讨聋人与健听人的不同神经生理机制的途径。对于实验被试的选择，不仅可以拓宽其年龄范围，也可根据聋人的障碍程度、障碍类型来探讨ERP机制。我国聋人ERP实验研究领域多集中在教育学、心理学与医学学科领域，研究人员以师范院校教师、学生和医院医生为主，涉及的学科领域有一定的局限性，而且缺少跨学科领域的合作，都是在本学科领域内进行研究。特殊教育学具有交叉性、综合性的特点，涉及教育学、心理学、医学、社会学、语言学、人类学等多门学科[25]。因此，要加强特殊教育学与不同学科之间的联系，推动多领域跨学科合作。

2.改变单一范式，采用多种实验范式研究

我国聋人ERP实验研究的实验范式大多采用经典Oddball范式，缺少其他范式以及多种范式相结合。近年来，随着认知神经科学的兴起与发展，已有诸多研究者采用实证研究的方法对执行功能进行深入的探讨，其中Stroop任务、Oddball任务、Go-Nogo任务、停止信号任务(Stop-Signal Task)、Simon任务、Flanker任务、延迟满足任务和儿童赌博任务等，是常用于执行功能的研究范式[26]。未来可以采用更多的实验范式，也可以结合两种或多种范式进行研究。

3.推动ERP与其他技术结合，深入挖掘聋人认知机制

ERP技术相对于行为学实验能更深层次地探讨相关机制，当前研究大多只得出了行为学数据，如反应时间与正确率。未来的研究可以从以下几方面入手。首先，合理地选择和使用多个电极点和分析方法对聋人ERP实验数据进行采集和分析。其次，可以将脑电技术与眼动技术相结合，详细探讨聋人的认知机制。此外，电磁学测量和血液动力学测量在空间和时间分辨率上可以互补。近红外脑功能成像技术(functional near-infrared imaging, 以下简称fNIRI)能提供脑功能活动过程中的脑皮层血氧代谢信息，血液动力学测量有着毫米级的空间分辨率[27]。再次，未来的研究还可以采用具有更高分辨率的正电子发射断层成像(Positron Emission Computed Tomography, 以下简称PET)和功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, 以下简称fMRI)等功能成像技术进行更深入的探讨，将ERP技术与fNIRI、fMRI相结合，深入挖掘聋人认知过程的神经生理机制。