DOI: https://doi.org/10.1016/j.heares.2026.109596
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41780132
تاريخ النشر: 2026-02-27
المؤلف: Finn S. Holtrop وآخرون
الموضوع الرئيسي: فقدان السمع وإعادة التأهيل
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة إزالة الصدى الإدراكي لدى البالغين ذوي السمع الطبيعي (NH) ومستخدمي زراعة القوقعة (CI)، مع التركيز على كيفية تخفيف الكلام السابق للتأثيرات السلبية للصدى على إدراك الكلام. أظهرت التجربة الأولى، التي استخدمت تصميم قياس متكرر داخل الموضوع، أن المستمعين من NH شهدوا تحسينات كبيرة في التعرف على الرقم الأخير من مجموعة أرقام، مع زيادة قدرها 26.5 RAU (أو 1.5 ديسيبل SNR) عند تقديم المجموعة الكاملة مقارنةً بالرقم الأخير فقط. لوحظ تحسين مشابه ولكنه أصغر قدره 9.0 RAU في التعرف على الكلمات. أشارت التجربة الثانية إلى أن هذه التحسينات في التعرف كانت أكثر وضوحًا في الصدى مقارنةً بالضوضاء الماسكة، مما يشير إلى وجود آلية مميزة تعمل.
في التجربة الثالثة، أظهر مستخدمو زراعة القوقعة أيضًا تحسينًا في التعرف على الرقم الأخير، مع زيادة قدرها 18.6 RAU عند تقديم مجموعة الأرقام الكاملة. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى أن عوامل مثل البداية المفاجئة للعروض قد تؤثر على هذه النتيجة لدى مستخدمي زراعة القوقعة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن المستمعين من NH يستخدمون بشكل فعال إزالة الصدى الإدراكي لتعزيز إدراك الكلام في البيئات الصدى، بينما تظل الفوائد لمستخدمي زراعة القوقعة أقل وضوحًا، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في الآليات الأساسية.
مقدمة
تتناول مقدمة الدراسة تأثير الصدى على إدراك الكلام، مشددة على أن زيادة زمن الصدى (RT) تؤدي إلى تدهور وضوح الكلام بسبب تشويش غلاف الكلام وتقليل التعديلات الزمنية. تستخدم الدراسة استجابات نبض الغرفة لمحاكاة تأثيرات الصدى على إشارات الكلام، مع التركيز بشكل خاص على مجموعات الأرقام من اختبار الأرقام في الضوضاء (DIN). أظهرت النتائج الأولية أن التعرف على الرقم الأخير في مجموعة كان معوقًا بشكل كبير بسبب الصدى، خاصةً عندما تم حذف الأرقام السابقة. أدى ذلك إلى تحديد ظاهرة تُسمى “إزالة الصدى الإدراكي”، حيث يخفف وجود المحفزات السابقة من التأثيرات السلبية للصدى على إدراك الكلام.
تضع المقدمة أيضًا إزالة الصدى الإدراكي في سياق الأدبيات الموجودة، مشيرةً إلى الدراسات التي استكشفت آليات التعويض الإدراكي في البيئات الصدى. من الجدير بالذكر أن الأبحاث السابقة أظهرت أن تضمين عبارة حاملة متطابقة يعزز إدراك الحروف الساكنة، مما يشير إلى أن النظام السمعي يمكن أن يتكيف مع الصدى. تهدف الدراسة الحالية إلى التحقيق في إزالة الصدى الإدراكي عبر ثلاث تجارب، مع فحص خصوصيتها لمحفزات الأرقام وأوقات الصدى الطويلة، مما يميزها عن التكيف مع الضوضاء، وتقييم تأثيراتها على مستخدمي زراعة القوقعة. تسعى هذه الأبحاث إلى تعميق الفهم لكيفية تأثير الصدى على إدراك الكلام وإمكانية استراتيجيات الإدراك لتحسين الوضوح في ظروف الاستماع الصعبة.
طرق البحث
استخدمت الدراسة تصميم قياس متكرر داخل الموضوع لتقييم الإدراك السمعي تحت ظروف مختلفة من الصدى والضوضاء. تم اختبار المشاركين في غرفة معالجة الصوت، حيث تم إجراء قياس السمع النقي قبل التجربة الرئيسية. سهلت البرمجيات المخصصة توليد وتقديم المحفزات السمعية، والتي تضمنت مجموعات الأرقام وأزواج الكلمات من نوع حرف ساكن-حرف متحرك-حرف ساكن (CVC)، تم تشغيلها ثنائي الأذن عبر سماعات الرأس بمستوى مضبوط قدره 65 ديسيبل A. تم تقديم المحفزات في حالتين رئيسيتين: (1) الصدى فقط، مع أوقات صدى ثابتة (RT60) قدرها 14 ثانية لمجموعات الأرقام و7 ثوانٍ لكلمات CVC، و(2) الصدى مع الضوضاء التكيفية، حيث تم ضبط نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لتحقيق معدل التعرف المستهدف بنسبة 79.4% للرقم الأخير.
في حالة الصدى فقط، تعرض المشاركون لمجموع إجمالي من 40 عرضًا لمجموعات الأرقام و35 زوجًا من كلمات CVC، مع تضمين تجارب تدريبية لضمان الألفة مع المهمة. بالنسبة لحالة الضوضاء التكيفية، تم استخدام إجراء تصاعدي تنازلي لضبط SNR بناءً على استجابات المشاركين، مع الحفاظ على مستوى الجذر التربيعي المتوسط (RMS) ثابتًا. تضمنت الإجراءات التجريبية تقديمات متناوبة لمهام الأرقام والكلمات، مع ترتيب متوازن للحالات عبر مجموعات المشاركين لتخفيف تأثيرات الترتيب. تم إجراء جلسة إعادة اختبار لتقييم الاتساق في الأداء، بعد استراحة قصيرة لتخفيف التعب.
النتائج
تشير النتائج إلى أن التعرف على الأرقام والكلمات النهائية يتحسن بشكل كبير عند تقديم الأرقام أو الكلمات السابقة، مما يظهر ظاهرة تُعرف بإزالة الصدى الإدراكي. بالنسبة للتعرف على الأرقام، أظهر تحليل ANOVA أحادي الاتجاه تأثيرًا رئيسيًا كبيرًا للحالة (1 رقم، 2 رقم، و3 أرقام) مع $F(2, 16) = 89.443$، $p < .001$. أظهرت التحليلات اللاحقة أن متوسط درجات التعرف على الرقم الأخير كان الأعلى في حالة 3 أرقام (M = 97.3، SE = 1.7 RAU)، متفوقًا بشكل كبير على كل من حالتي 2 رقم (M = 91.5، SE = 2.1 RAU، $p = .015$) و1 رقم (M = 70.8، SE = 2.5 RAU، $p < .001$). بالإضافة إلى ذلك، أظهر المستمعون أداءً محسنًا في حالة 2 كلمة (M = 56.5، SE = 1.7 RAU) مقارنةً بحالة 1 كلمة (M = 47.5، SE = 2.8 RAU، $p = .001$). أظهر تحليل إضافي لنسب الإشارة إلى الضوضاء (SNR) أن متوسط SNR للتعرف على الأرقام تحسن مع تضمين الأرقام السابقة، مع وجود تأثير رئيسي كبير لوحظ في حالات الأرقام ($F(2, 16) = 11.766$، $p < .001$). حققت حالة 3 أرقام متوسط SNR قدره -3.8 ديسيبل، أفضل بشكل كبير من حالة 1 رقم (M = -2.2 ديسيبل، $p = .002$). في المقابل، لم يُلاحظ فرق كبير في SNR بين أزواج الكلمات في حالتي 2 كلمة (M = 3.3 ديسيبل) و1 كلمة (M = 3.9 ديسيبل) ($p = .236$). بالإضافة إلى ذلك، أشارت النتائج إلى أن التحسين في التعرف بسبب الصدى كان أكثر وضوحًا من ذلك الناتج عن الضوضاء، كما يتضح من تأثير رئيسي كبير للاضطراب ($F(1, 11) = 6.508$، $p = .027$). أخيرًا، بالنسبة لمستخدمي زراعة القوقعة، أظهر اختبار t لعينة مزدوجة فرقًا كبيرًا قدره 18.6 RAU في درجات الرقم الأخير بين حالة 1 رقم (M = 56.6، SE = 2.1 RAU) وحالة 3 أرقام (M = 75.2، SE = 2.4 RAU) ($t(23) = 7.01$، $p < .001$)، مما يشير إلى تحسين إدراك الكلام مع تضمين الأرقام السابقة.
المناقشة
توفر نتائج هذه الدراسة أدلة قوية على إزالة الصدى الإدراكي لدى كل من المستمعين ذوي السمع الطبيعي (NH) ومستخدمي زراعة القوقعة (CI). بشكل محدد، تحسن التعرف على الأرقام أو الكلمات المتأثرة بالصدى بشكل كبير عند تضمين المحفزات السابقة في العرض، مما يشير إلى أن النظام السمعي يمكن أن يستفيد من إشارات الكلام السابقة لتخفيف التأثيرات السلبية للصدى. تتماشى هذه النتيجة مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن التعرض لعبارات حاملة يعزز وضوح الكلام في البيئات الصدى، على الرغم من أن دراستنا ركزت بشكل فريد على إدراك الكلام بشكل عام بدلاً من التعرف على الحروف الساكنة المعزولة.
تميزت التجارب أيضًا بين إزالة الصدى الإدراكي وغيرها من الظواهر، مثل التكيف مع الضوضاء. بينما قد تتواجد كلا التأثيرين معًا، أشارت النتائج إلى أن التحسين في التعرف على المحفزات المتأثرة بالصدى كان أكبر من ما يمكن أن يُعزى إلى التكيف مع الضوضاء. من الجدير بالذكر أن الدراسة سيطرت على عوامل مختلفة، بما في ذلك مدة الصدى وطبيعة المحفزات، مما يعزز الاستنتاج بأن إزالة الصدى الإدراكي هي آلية معالجة سمعية مميزة. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف التفاعل بين هذه التأثيرات وآثارها على المعالجة السمعية في بيئات الاستماع المعقدة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.heares.2026.109596
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41780132
Publication Date: 2026-02-27
Author(s): Finn S. Holtrop et al.
Primary Topic: Hearing Loss and Rehabilitation
Overview
This study examined perceptual dereverberation in normal-hearing (NH) adults and cochlear implant (CI) users, focusing on how preceding speech can mitigate the negative effects of reverberation on speech recognition. The first experiment, utilizing a within-subject repeated measures design, revealed that NH listeners experienced significant improvements in recognizing the last digit of a digit triplet, with a 26.5 RAU (or 1.5 dB SNR) enhancement when the entire triplet was presented compared to just the final digit. A similar but smaller improvement of 9.0 RAU was observed for word recognition. The second experiment indicated that these recognition improvements were more pronounced in reverberation than in masking noise, suggesting a distinct mechanism at play.
In the third experiment, CI users also demonstrated improved recognition of the final digit, with an 18.6 RAU increase when the complete digit triplet was presented. However, the study notes that factors such as the abrupt onset of presentations could have influenced this result in CI users. Overall, the findings suggest that NH listeners effectively utilize perceptual dereverberation to enhance speech recognition in reverberant settings, while the benefits for CI users remain less clear, warranting further investigation into the underlying mechanisms.
Introduction
The introduction of the study addresses the impact of reverberation on speech recognition, highlighting that increased reverberation time (RT) leads to diminished speech intelligibility due to the smearing of the speech envelope and reduced temporal modulations. The study employs room impulse responses to simulate reverberation effects on speech signals, specifically focusing on digit triplets from the Digits-In-Noise (DIN) test. Initial findings indicated that the recognition of the last digit in a triplet was significantly hindered by reverberation, particularly when the preceding digits were omitted. This led to the identification of a phenomenon termed “perceptual dereverberation,” where the presence of preceding stimuli mitigates the adverse effects of reverberation on speech recognition.
The introduction further contextualizes perceptual dereverberation within existing literature, referencing studies that explored perceptual compensation mechanisms in reverberant environments. Notably, previous research demonstrated that the inclusion of a matching reverberant carrier phrase enhances consonant perception, suggesting that the auditory system can adapt to reverberation. The current study aims to investigate perceptual dereverberation across three experiments, examining its specificity to digit stimuli and long reverberation times, differentiating it from adaptation to noise, and assessing its effects on cochlear implant users. This research seeks to deepen the understanding of how reverberation influences speech recognition and the potential for perceptual strategies to improve intelligibility in challenging listening conditions.
Methods
The study employed a within-subject repeated-measures design to assess auditory perception under varying conditions of reverberation and noise. Participants were tested in a sound-treated booth, where pure-tone audiometry was performed prior to the main experiment. Custom software facilitated the generation and presentation of auditory stimuli, which included digit triplets and consonant-vowel-consonant (CVC) word pairs, played binaurally through headphones at a calibrated level of 65 dBA. The stimuli were presented in two primary conditions: (1) reverberation only, with fixed reverberation times (RT60) of 14 seconds for digit triplets and 7 seconds for CVC words, and (2) reverberation combined with adaptive noise, where the signal-to-noise ratio (SNR) was adjusted to achieve a target recognition rate of 79.4% for the last digit.
In the reverberation-only condition, participants were exposed to a total of 40 presentations of digit triplets and 35 CVC word pairs, with practice trials included to ensure familiarity with the task. For the adaptive noise condition, a weighted up-down procedure was utilized to adjust the SNR based on participant responses, maintaining a constant overall root mean square (RMS) level. The experimental procedure included alternating presentations of digit and word tasks, with a balanced order of conditions across participant groups to mitigate order effects. A retest session was conducted to evaluate consistency in performance, following a brief break to alleviate fatigue.
Results
The results indicate that the recognition of final digits and words significantly improves when preceding digits or words are presented, demonstrating a phenomenon referred to as perceptual dereverberation. For digit recognition, a one-way ANOVA revealed a significant main effect of condition (1 digit, 2 digits, and 3 digits) with $F(2, 16) = 89.443$, $p < .001$. Post-hoc analyses showed that the mean final digit recognition scores were highest in the 3 digits condition (M = 97.3, SE = 1.7 RAU), significantly outperforming both the 2 digits (M = 91.5, SE = 2.1 RAU, $p = .015$) and 1 digit conditions (M = 70.8, SE = 2.5 RAU, $p < .001$). Additionally, listeners demonstrated improved performance in the 2 words condition (M = 56.5, SE = 1.7 RAU) compared to the 1 word condition (M = 47.5, SE = 2.8 RAU, $p = .001$). Further analysis of signal-to-noise ratios (SNR) revealed that the mean SNR for digit recognition improved with the inclusion of preceding digits, with a significant main effect found for the digit conditions ($F(2, 16) = 11.766$, $p < .001$). The 3 digits condition yielded a mean SNR of -3.8 dB, significantly better than the 1 digit condition (M = -2.2 dB, $p = .002$). In contrast, no significant difference was observed in SNR for word pairs between the 2 words (M = 3.3 dB) and 1 word (M = 3.9 dB) conditions ($p = .236$). Additionally, the results indicated that the improvement in recognition due to reverberation was more pronounced than that due to noise, as evidenced by a significant main effect of disturbance ($F(1, 11) = 6.508$, $p = .027$). Finally, for cochlear implant users, a paired-samples t-test revealed a significant difference of 18.6 RAU in final digit scores between the 1 digit (M = 56.6, SE = 2.1 RAU) and 3 digits (M = 75.2, SE = 2.4 RAU) conditions ($t(23) = 7.01$, $p < .001$), indicating enhanced speech recognition with the inclusion of preceding digits.
Discussion
The results of this study provide compelling evidence for perceptual dereverberation in both normal-hearing (NH) and cochlear implant (CI) listeners. Specifically, the recognition of reverberated digits or words significantly improved when the preceding stimuli were included in the presentation, suggesting that the auditory system can leverage prior speech signals to mitigate the adverse effects of reverberation. This finding aligns with previous research indicating that exposure to carrier phrases enhances speech intelligibility in reverberant environments, although our study uniquely focused on overall speech recognition rather than isolated consonant identification.
The experiments also distinguished perceptual dereverberation from other phenomena, such as noise adaptation. While both effects may coexist, the results indicated that the improvement in recognition for reverberated stimuli was greater than what could be attributed to adaptation to noise. Notably, the study controlled for various factors, including the duration of reverberation and the nature of the stimuli, reinforcing the conclusion that perceptual dereverberation is a distinct auditory processing mechanism. Further research is warranted to explore the interplay between these effects and their implications for auditory processing in complex listening environments.