СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2012, том 26, № 1, с. 20-30
СЛУХОВАЯ СИСТЕМА
УДК 616.28-072:616.283.1-089.843
ОСОБЕННОСТИ СЛУХОРЕЧЕВОЙ СЕГМЕНТАЦИИ У ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА С НОРМАЛЬНЫМ СЛУХОМ И НАРУШЕНИЯМИ СЛУХА И РЕЧИ
© 2012 г. Е. А. Огородникова, Э. И. Столярова, А. А. Балякова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6 E-mail: elena-ogo@mail.ru; speech.inf@gmail.com
Поступила в редакцию 10.08.2011 г.
Проведено исследование слухового восприятия звуковых последовательностей у трех групп испытуемых: норма слуха и речи (десять детей в возрасте 10 лет); нарушения слуха (18 долингвально глухих детей после операции кохлеарной имплантации в возрасте от 7 до 14 лет); нарушения речи и письма (десять детей в возрасте 10 лет). Задача испытуемых состояла в обнаружении паузы в акустическом сигнале и оценке ритмического рисунка звуковых последовательностей. При тестировании использовались сигналы разного спектрального состава (тон, шум, гласный звук речи, звучание музыкальных инструментов). Сравнительный анализ результатов показал значимые различия между контрольной группой нормы и группами с нарушениями слуха и речи. При восприятии паузы в звуковом сигнале у пациентов с кохлеарными имплантами и у детей с нарушениями речи и письма обнаружены сходные проявления несформированности процессов сегментного анализа. При восприятии ритмического рисунка звуковых последовательностей выявлены различия между этими группами испытуемых, а также приближение показателей пациентов с кохлеарными имплантами к данным группы контроля. Результаты тестирования, анализа ошибок в образцах письма со слуха и сопоставление их с результатами модельных измерений позволяют говорить о дисфункции слухоречевой сегментации у детей с нарушениями речи и письма, которая может быть связана с обработкой акустической информации на периферии слуховой системы.
Ключевые слова: слух, речь, слухоречевая сегментация, нарушение речи, дисграфия, долингваль-ная глухота, кохлеарная имплантация.
ВВЕДЕНИЕ
Слуховое членение звуковых последовательностей с выделением границ составляющих их элементов представляет собой необходимую процедуру слухового анализа и преобразования меняющейся во времени акустической информации при восприятии как неречевых, так и речевых сигналов человеком. Одним из механизмов, обеспечивающих этот процесс, выступает механизм сегментации, базирующийся, в частности, на способности слуховой системы человека к выделению амплитудных изменений акустического сигнала. Детектирование амплитудной модуляции, моментов включения и выключения сигнала, соответствующих границам звукового сегмента, может осуществляться, начиная с первых этапов обработки сигнала в центральных отделах слу-
ховой системы: on- и off-реакции нейронов кох-леарных ядер, комплекса ядер верхней оливы, нижнего холма и далее слуховой коры (Вартанян, 1978; Радионова, 1987; Слуховая система, 1990). Результаты этого процесса зависят от диапазона изменения амплитуды, крутизны фронта нарастания и спада сигнала.
При восприятии речевых сигналов процесс сегментного анализа дополняется специфическими механизмами членения, опирающимися на просодические и лингвистические особенности языка, семантику, контекст высказывания и т.д. (Mattys et al., 2005). Однако базовым механизмом первичной слухоречевой сегментации остается процедура обнаружения амплитудных неравномерностей на протяжении сигнала, определяющих границы его сегментов. Как показано в работах (Чистович и др., 1976, 1986; Porter, 1985; Lublinskaya et al.,
2006; Люблинская и др., 2008; Люблинская, 2010), этот механизм участвует в передаче информации о фразовой интонации, в формировании ритмического образа слова, в восприятии его слоговой структуры, а также в процессе фонетической интерпретации отдельных звуков речи. В.А. Кожевниковым и группой его коллег была разработана функциональная модель выделения амплитудных неравномерностей в слуховой системе человека, условно модель слуховой сегментации речевого сигнала. Схема модели и принципы ее действия представлены в работах (Кожевников, Столярова, 1980; Kozhevnikov et al., 1987; Столярова, 2010). Модель включает блоки, имитирующие работу спектрального анализатора и обработку амплитудной огибающей в каждом из частотных каналов. Обработка в канале предполагает операции детектирования, полосовой фильтрации и порогового срабатывания для получения так называемых меток сегментации, маркирующих начало и конец сегмента, по аналогии с on- и off-реакциями нейронов в слуховой системе. На выходе модели формируется совокупность меток сегментации по всем частотным каналам, которая является основой для последующей обработки с целью фиксации границ выделенных сегментов и анализа их характеристик.
В последние десятилетия интерес к исследованию механизмов анализа амплитудных признаков звукового сигнала и его временной структуры получил дополнительный импульс в связи с разработкой и внедрением в медицинскую практику метода электродного протезирования слуха - кох-леарной имплантации (Berliner, House, 1981; Та-варткиладзе, 2004; Королева, 2009). Кохлеарный имплант восстанавливает способность периферического отдела слуховой системы к выполнению функции спектрального анализа, но его параметры, в частности по числу полос фильтрации, ограничены и не полностью соответствуют естественным возможностям уха человека. В таких условиях дополнительная обработка амплитудной огибающей в частотных каналах позволяет компенсировать дефицит спектральной информации за счет возможности использования временных признаков сигнала, участвующих в процессе слухового сегментного анализа и распознавания речи (Shannon et al., 1995; Люблинская и др., 2008).
Нарушение этого процесса приводит к ухудшению восприятия звуковых последовательностей, выделения границ их элементов, оценки длительности и порядка их следования, ритмического рисунка (ударение) и фонемного соответствия при распознавании речи. Сходные проблемы наблю-
даются при центральной патологии слуха, а также у пациентов с диагнозом слуховая нейропатия (Chermark, Musiek, 1997; Phillips, 1999; Berlin et al., 2003; Rance et al., 2004; Michalewski et al., 2005; Zeng et al., 2005). В частности, при слуховой нейропатии показано снижение способности к обнаружению паузы в звуковом сигнале (gap-detection), особенно при усложнении его спектрального состава (Rance et al., 2004; Yalcinkaya et al., 2009; Столярова и др., 2010).
В контексте нарушений слухоречевой сегментации могут быть рассмотрены и типичные трудности при выделении структурных элементов слова (морфемы, слоги, фонемы), пропуски, замены и перестановки букв и слогов, слитное написание слов и предложений, наблюдаемые у детей с речевыми расстройствами и определенными формами дисфункции письма (Цветкова, 2000; Парамонова, 2000; Лурия, 2002; Корнев, 2003; Левина, 2005). У детей с такими нарушениями отмечается также незрелость сукцессивных процессов, ухудшение способности к различению и воспроизведению ритмов при сохранении нормы слуха по данным тональной аудиометрии (Корнев, 2003; Огородникова и др., 2010б). Совокупность этих проявлений позволяет предположить их связь с нарушением процессов слухового анализа при реализации функции сегментации, ответственной за членение звукового потока и формирование "меток сегментации" при выделении границ его элементов.
Для проверки этого предположения представляется целесообразным изучение особенностей слухового сегментного анализа у детей с различными нарушениями слухоречевой функции. Учитывая недостаточность литературных данных, посвященных этой проблеме, целью нашей работы стало проведение такого сравнительного исследования. Для этого были сформированы три экспериментальные группы испытуемых, в которые вошли дети школьного возраста с нормой слуха и речи (контрольная группа); с нарушением развития речи и письма (группа РП) и после операции кохлеарной имплантации (группа КИ).
В рамках исследования были проведены эксперименты по восприятию паузы в звуковом сигнале и ритмического рисунка звуковых последовательностей, сравнительный анализ их результатов, выделение ошибок в образцах письма со слуха детей с нарушениями речи и письма, их сопоставление с данными обработки на модели слуховой сегментации речевого сигнала.
МЕТОДИКА
Группа контроля состояла из десяти детей с нормой слуха и речи в возрасте 10 лет. Все дети были учениками общей школы со средним уровнем успеваемости. Оценка состояния их слуха и речи производилась на основании тональной аудиометрии и заключения специалиста логопеда.
Группу РП представляли десять детей с нарушениями речи и письма в возрасте 10 лет - учащиеся коррекционной школы. У всех испытуемых этой группы было общее недоразвитие речи -третий уровень развития речи, нарушения письма (ведущая форма - дисграфия на почве нарушения языкового анализа и синтеза) и нормальный тональный слух, что подтверждалось данными медико-психолого-педагогического заключения.
Группу КИ составили 18 детей с кохлеарными имплантами в возрасте от 7 до 14 лет. Это были долингвальные пациенты, имеющие в анамнезе сенсоневральную глухоту или четвертую степень тугоухости до овладения речью. Все пациенты проходили начальный курс реабилитации после операции кохлеарной имплантации, который занимал две недели после первого включения процессора импланта. Их навыки слухового восприятия находились на стадии формирования. Настройка кохлеарного импланта позволяла рас-
100 мс 5050 мс
- (, пауза
К-К-Д последовательность
300 мс 300 мс 300 мс 300 мс
600 мс
ЕИ ЛИК [
т1 , , т2 гобои
т1 т2 т1 т2
скрипка пианино
Рис. 1. Схематическое изображение стимулов в экспериментах по восприятию паузы (а) и ритма (б). а - слева: стимулы без паузы и с паузой (г) в центре сигнала, справа: пиктограммы вариантов ответа на экране монитора; б - вверху: пример ритмического рисунка для К-К-Д последовательности (длительности "короткого" и "длинного" элементов, паузы между ними представлены в масштабе, соответствующем стимулам на а). Внизу: форма амплитудной огибающей сигналов для разных музыка
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.