BRAIN LANG：新发现！大脑网络重新调整以补偿在嘈杂环境中的听力困难

随着年龄增长，人类在嘈杂环境中理解语音的能力（Speech-in-Noise, SIN）会逐渐下降。这种能力不仅与听力阈值有关，还涉及中枢神经系统的处理机制。该研究旨在通过静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）和弥散张量成像（DTI）技术，探索与SIN能力相关的神经连接模式，并分析年龄对结果的影响。

2024年11月15日，The State University of New York at Buffalo的Jacobs School 医学院和生物医学科学学院放射学的副教授David S. Wack博士、Ferdinand Schweser教授和Kathleen McNerney教授及其团队在Brain and Language杂志（IF=2.1）上发表题为“Speech in noise listening correlates identified in resting state and DTI MRI images”的研究。这项研究深入探讨了静息态磁共振成像（Resting-State MRI）和弥散张量成像（DTI）技术，结合听力测试和神经影像学分析，研究了大脑在嘈杂环境中处理语言的能力（SIN能力）与神经连接之间的关系，并评估了年龄对这种关系的影响。

随着年龄增长，有些人发现自己在嘈杂环境中更难理解言语。现在，巴法罗大学的研究人员已经确定了大脑中的一个区域——称为岛叶（insula），该区域在难以在噪音中理解言语的人群中发生了显著变化。该研究为听力损失与导致痴呆的认知障碍之间的联系提供了更多证据。先前的研究已经分别证实了听力困难与痴呆之间的联系，以及岛叶异常与认知衰退之间的联系。

这项研究涉及40 名年龄在 20 至 80 岁之间的男性和女性。他们首先接受了听力测试，以确定谁在嘈杂环境中难以听清言语；然后接受了静息态磁共振成像（MRI）测试。首先，对参与者年龄与双耳平均纯音听阈（125–8000 Hz）之间的关系进行实验。从图中可以看出，随着年龄的增长，参与者的平均听阈逐渐升高（即听力损失增加），这表明听力能力随年龄增长而下降。图中左耳用“o”表示，右耳用“x”表示，数据点的分布显示了年龄和听力损失之间的正相关关系。这种关系为研究年龄对听力和语言处理能力的影响提供了基础数据支持。

年龄与平均纯音听阈（PTT）的关系

实验同时还比较了平均纯音听阈（125–8000 Hz）与同一耳的SIN测试表现之间的关系。图中显示，当听阈超过30 dB HL时，SIN分数（表示听力能力下降）迅速增加，且这种关系是非线性的。这表明听力损失对SIN能力的影响在一定程度后会显著加剧。左耳用“o”表示，右耳用“x”表示。该图强调了听力损失对嘈杂环境中语言理解能力的显著影响，同时也说明了仅通过纯音听阈无法完全预测SIN能力。

平均纯音听阈与SIN性能的关系

随后，实验使用箱线图展示了所有测试频率（125–12,500 Hz）的纯音听阈的范围、中位数和四分位数。箱线图清晰地显示了听阈数据的分布情况，包括中位数（箱内水平线）、25%和75%四分位数（箱体）以及数据范围（须）。提供了研究人群中听力损失分布的详细视图，有助于理解听力损失的变异性及其对SIN能力的潜在影响。

纯音听阈的范围、中位数和四分位数

之后的研究展示了年龄与QuickSIN测试表现之间的关系。图中显示，随着年龄的增长，SIN分数逐渐增加，表明SIN能力下降。特别是在老年阶段，SIN分数的增加速度加快，这可能反映了年龄相关性听力损失和认知能力下降对语言理解能力的双重影响。左耳用“o”表示，右耳用“x”表示。该图强调了年龄对SIN能力的显著影响，并为研究年龄相关的神经机制提供了重要线索。

年龄与SIN表现之间的关系

实验还研究了静息态fMRI中，右耳SIN能力与左半球听觉皮层（LAC_RS）的相关性图像。并展示了三个不同的分析结果：

静息态fMRI分析结果

(a) 右耳SIN能力与LAC_RS的相关性：在未校正年龄的情况下，右耳SIN能力与左半球的Broca区域和IPL的PFm区域有显著正相关。

(b) 年龄与LAC_RS的相关性：年龄与左半球的PFm和Pga区域有显著正相关。

(c) 右耳SIN能力（校正年龄后）与LAC_RS的相关性：在校正年龄后，左半球的Ig2区域与右耳SIN能力有显著正相关，而Broca区域和PFm区域的相关性消失。

该图通过对比不同条件下的相关性结果，揭示了年龄对SIN能力与神经连接关系的显著影响，并强调了Ig2区域在SIN能力中的潜在作用。

最后通过对DTI数据进行分析，展示了FA值与右耳SIN能力、左耳SIN能力和年龄之间的相关性图像。图中显示，FA值与SIN能力之间未发现显著相关性，但与年龄呈显著负相关，表明年龄是影响胼胝体纤维连接的主要因素。图中用红色表示正相关，蓝色表示负相关，但实际结果显示整个胼胝体区域均为负相关。这表明随着年龄的增长，胼胝体的纤维完整性下降，可能对双侧听觉信息的传递产生影响。

静息态fMRI分析结果

参考文献：

Wack, David S., et al. "Speech in noise listening correlates identified in resting state and DTI MRI images." Brain and Language 260 (2025): 105503. https://doi.org/10.1016/j.bandl.2024.105503