Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2021, T. 107, № 12, стр. 1568-1582

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В обследовании принял участие 31 взрослый пациент с диагностированной симметричной сенсоневральной тугоухостью. Пациенты были разделены на две группы по степени снижения слуха. В первую группу вошли 15 человек (3 мужчин, 12 женщин) с легкой СНТ по классификации ВОЗ – средний порог слуха на частотах 0.5, 1, 2 и 4 кГц для них находился в диапазоне от 25 до 40 дБ. Во второй группе было 16 пациентов (6 мужчин, 10 женщин) с умеренной СНТ, что соответствует среднему порогу слуха от 41 до 55 дБ. Информация о возрасте, продолжительности снижения слуха и средних слуховых порогах на четырех октавных частотах для левого и правого уха каждого пациента приведены в табл. 1 и 2. Разница в величине средних порогов слуха для левого и правого уха не превышала в группе с легкой СНТ 5 дБ, а в группе с умеренной СНТ – 9 дБ. Некоторые испытуемые страдали от ушного шума, такие случаи отмечены в таблицах. Все процедуры, выполненные в данном исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам Национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующим изменениям или сопоставимым нормам этики. От каждого из пациентов было получено информированное добровольное согласие на участие в обследовании.

Обследование проводили в условиях врачебного кабинета объемом 51 м³ на базе Сурдологического отделения Городского гериатрического медико-социального центра. Для снижения реверберации в помещении применяли звукопоглощающие панели, ковровое покрытие, а также плотные шторы. Характеристическое время реверберации (RT60), в течение которого уровень прерванного широкополосного звукового сигнала в помещении снижался на 60 дБ, составляло 460 мс. Акустические измерения выполняли с использованием комплекта калиброванного оборудования фирмы Bruel & Kjær (Дания), который включал микрофон 4145, предусилитель 2639 и усилитель 2606.

Звуковые сигналы, применявшиеся для моделирования движения источника звука в горизонтальной плоскости, представляли собой серии шумовых посылок трапециевидной формы в диапазоне частот 0.2–8.0 кГц. Длительность каждой посылки составляла 22 мс с учетом линейных фронтов нарастания и убывания амплитуды по 4 мс. Пауза между посылками равнялась 3 с. Длительность сигналов зависела от количества посылок и могла составлять 0.075, 0.1, 0.2, …, 1.5 с. Амплитуда посылок на протяжении звучания сигнала могла изменяться двумя способами: линейно увеличиваться на 10 дБ или уменьшаться на такую же величину. Генерация звуковых стимулов осуществлялась в режиме реального времени на ноутбуке HP ProBook 450 (Китай) с внешней звуковой картой Creative E-MU0202 (44 100 Гц, 16 Бит; Сингапур). Аналоговый сигнал со звуковой карты поступал на усилитель мощности ONKYO A-9377 (Япония), а затем на два динамических коаксиальных громкоговорителя Morel SoundSpot SP-1 (Израиль).

Иллюзию движения источника звука по азимутальной координате создавали, применяя модель движения в свободном поле, основанную на эффекте предшествования [16]. Для этого пару громкоговорителей располагали симметрично слева и справа от пациента на уровне его головы на расстоянии 1 м таким образом, что их акустические оси были расположены под углом 90° к межушной оси пациента. Расстояние между громкоговорителями также составляло 1 м. Углы между сагиттальной осью пациента и прямыми, соединяющим центр его межушной оси с каждым из громкоговорителей, были равны 30°. Таким образом, пациент и два громкоговорителя находились в вершинах равностороннего треугольника с длиной стороны 1 м. Моделирование движения источника от центра вправо выполняли, повышая уровень звукового давления (УЗД) шумовых посылок в месте прослушивания от 50 до 60 дБ на правом громкоговорителе и одновременно снижая его от 50 до 40 дБ на левом. Иллюзия движения источника от центра влево создавалась сходным образом: при этом УЗД увеличивался от 50 до 60 дБ на левом громкоговорителе и уменьшался от 50 до 40 дБ на правом. Для моделирования движения к центру справа или слева УЗД посылок изменялся в противоположных направлениях. Таким образом, различия УЗД, создаваемых громкоговорителями в начале и в конце звучания каждого стимула, составляли 0 и 20 дБ соответственно для движения из центра, и 20 и 0 дБ соответственно для движения к центру. Максимальный уровень звукового давления стимулов в месте прослушивания при их одновременном предъявлении с двух громкоговорителей составлял 60 ± 2 дБ. Для расчета начальной и конечной точки траектории движения применяли формулу из классической работы Bauer, связывающую взаимное расположение громкоговорителей и соотношение УЗД, создаваемых левым и правым динамиком в месте прослушивания, с воспринимаемым положением звукового образа [17]. Согласно расчету, начальные и конечные точки траектории движения звуковых образов, применяемых в нашей работе, находились на дуге окружности радиусом 1 м с центром в середине межушной оси слушателя, в положениях ± 24.1° и 0°. Звуковые образы, двигавшиеся от центра влево или вправо, начинали движение из положения 0° и заканчивали его в положениях –24.1° и +24.1° соответственно. При движении справа или слева к центру движение начиналось из положений +24.1° и –24.1° и заканчивалось в точке 0°. Следовательно, звуковые образы, применявшиеся в нашей работе, всегда двигались по дуге длиной 24.1°. Подробный расчет начальных и конечных точек траектории движения звуковых образов приведен в нашей предыдущей работе [18]. Поскольку длительность стимулов варьировала от 0.075 до 1.5 с при фиксированной длине траектории, скорость движения звуковых образов также различалась и составляла от 16 до 321°/с.

Во время исследования пациенты сидели в кресле с подлокотниками и подголовником и видели громкоговорители. Для ответов испытуемого использовали пульт с двумя крупными кнопками и регулятором типа “колесико”. Перед началом эксперимента определяли индивидуальный баланс уровней звука между громкоговорителями, который позволял сформировать у пациента неподвижный звуковой образ, расположенный в точке, соответствующей 0° азимута. Для этого пациенту с пары громкоговорителей предъявляли непрерывный шумовой сигнал, соответствующий по спектру стимулам, для которых впоследствии определяли порог по времени (0.2–8 кГц). Пациент самостоятельно выставлял баланс, используя регулятор на экспериментальном пульте так, чтобы громкость слева и справа была одинаковой. Шаг регулировки баланса составлял 0.5 дБ. Полученное значение баланса фиксировали и далее применяли в качестве исходного значения, относительно которого изменялась амплитуда стимулов. Такой подход давал возможность снизить влияние на результаты обследования асимметрии слуха менее 5 дБ, которую невозможно обнаружить, используя стандартную тональную пороговую аудиометрию. Перед началом эксперимента каждому пациенту предъявляли несколько стимулов, чтобы убедиться, что он их хорошо слышит.

Оценку порогов по времени для определения направления движения по азимуту (ПВА) выполняли при помощи адаптивной психоакустической методики “один вверх–один вниз”. Применимость этой методики для скрининговой оценки временной и пространственной разрешающей способности слуха в условиях клиники была доказана нами в статье [13]. Отметим, что в настоящей работе измерение порога выполняли до достижения пяти точек разворота – ситуаций, когда пациент давал неправильный ответ после правильного или правильный после неправильного. ПВА определяли как среднее значение длительности стимула в четырех последних точках разворота. При малом числе точек разворота порог, как правило, переоценивается, т.е. оказывается выше, чем при использовании большего числа точек разворота – способе предпочтительном для точной оценки порогов [19]. Применение методики “один вверх–один вниз” позволило скомпенсировать влияние малого количества точек разворота на величину определяемого порога.

ПВА оценивали отдельно в левой и в правой полуплоскостях, т.е. для каждого пациента были измерены два значения ПВА. Порядок измерения порогов был случайным: для одних пациентов первым оценивали порог в левой полуплоскости, для других – в правой. Процедура измерения ПВА была одинакова в обеих полуплоскостях и состояла в следующем. В начале пациенту предъявляли стимул длительностью 1.0 с, случайным образом выбирая направление его движения: от центра или к центру в соответствующей полуплоскости. Прослушав сигнал, пациент должен был ответить на вопрос: “вправо или влево движется источник звука?”, нажав на соответствующую кнопку на пульте. Если направление движения было определено правильно, то следующим предъявляли более короткий стимул, при неправильном ответе длительность стимула увеличивали. Затем процедуру повторяли для другой полуплоскости.

Статистическую обработку полученных данных выполняли с применением методов непараметрической статистики. Парный метод Вилкоксона использовали для сравнения значений ПВА в левой и правой полуплоскостях внутри групп пациентов. Критерий Манна–Уитни для независимых выборок применяли для оценки различий порогов между группами пациентов, в том числе для их сравнения с данными, полученными нами ранее для группы испытуемых с нормальным слухом и пациентов с умеренно-тяжелой СНТ. В случае сравнения более чем двух групп вносили поправку Бонферрони.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПВА были определены в левой и правой полуплоскостях у пациентов с легкой и умеренной СНТ. Индивидуальные и медианные по группам значения этих порогов представлены на рис. 1. Обе группы характеризовались большим межиндивидуальным разбросом пороговых значений: минимальный ПВА составил 0.1 с, а максимальный – 1.2 с. Вместе с тем, у одного и того же пациента ПВА в левой и правой полуплоскостях не различались более чем на 0.3 с в большинстве случаев. Исключение составили три пациента из 31 обследованного. В группе с легкой степенью СНТ для пациента № 12 в левой и правой полуплоскостях ПВА составил 0.7 и 0.2 с соответственно, разница порогов была равна 0.5 с. В группе с умеренной СНТ двое пациентов №№ 7 и 15 показали разницу в ПВА для левой и правой полуплоскостей 0.4 с.

Рис. 1.

Индивидуальные пороги по времени для оценки направления движения звукового образа по азимутальной координате пациентами с СНТ в левой и правой полуплоскостях. (a) – данные пациентов с легкой СНТ. (b) – данные пациентов с умеренной СНТ. На легенде приведены обозначения для порогов в левой и правой полуплоскости. Каждый маркер отражает результат однократного измерения порога адаптивным методом “один вверх–один вниз”. Буквой M обозначены медианные пороги по группе отдельно в левой и правой полуплоскостях.

Медианные значения порогов в левой и правой полуплоскостях составили 0.3 и 0.2 с для пациентов с легкой СНТ, и 0.5 и 0.4 с для пациентов с умеренной СНТ соответственно (рис. 1). Сравнение величин ПВА в левой и правой полуплоскостях при помощи непараметрического парного критерия Вилкоксона не выявило между ними достоверных различий для обеих групп пациентов (p = 0.11, N-ties = 13 для группы с легкой СНТ; p = 0.75, N-ties = 11 для группы с умеренной СНТ). В связи с этим медианные значения порогов в обеих группах были рассчитаны по индивидуальным данным, полученным в обеих полуплоскостях. В группах с легкой и умеренной СНТ они составили 0.3 и 0.4 с соответственно. Различия между ними оказались статистически не достоверны (p = 0.24, n₁ = 32, n₂ = 32, непараметрический тест Манна–Уитни для независимых выборок).

Для определения влияния возраста, потери слуха и продолжительности СНТ пациентов на величину ПВА для обеих групп был выполнен линейный корреляционный анализ (рис. 2). Анализ показал, что у пациентов с легкой СНТ существует прямая средней силы связь между величинами средней потери слуха и ПВА (R = 0.47 и 0.51 для левой и правой полуплоскостей соответственно) (рис. 2c). Таким образом, увеличение порогов слуха сопровождалось в данной группе пациентов с повышением ПВА. В меньшей степени в группе с легкой СНТ была выражена связь ПВА с возрастом испытуемых: R = 0.28 и 0.29 для левой и правой полуплоскостей соответственно – эти значения свидетельствовали о слабой взаимосвязи данных показателей (рис. 2a).

Рис. 2.

Индивидуальные пороги по времени для оценки направления движения звукового образа по азимутальной координате у пациентов с легкой (слева) и умеренной СНТ (справа). Зависимость от: (a), (b) – возраста пациентов; (с), (d) – средней потери слуха; (e), (f) – продолжительности СНТ; (g), (h) – абсолютного значения разности порогов для левого и правого уха (асимметрии слуха). На легенде приведены обозначения для порогов в левой и правой полуплоскостей. Каждый маркер демонстрирует результат однократного измерения порога адаптивным методом “один вверх–один вниз” у одного испытуемого. Пунктирная прямая отражает линейную аппроксимацию данных для левой полуплоскости, а непрерывная прямая – линейную аппроксимацию для правой полуплоскости. Приведены соответствующие уравнения и значения коэффициентов корреляции.

Коэффициенты корреляции между продолжительностью СНТ и ПВА при легкой СНТ были близки к нулю, что указывало на отсутствие значимой связи между ними (рис. 2e). Таким образом, в группе с легкой СНТ повышение порогов по времени ассоциировалось в основном с двумя параметрами – величиной потери слуха и, в меньшей степени, с возрастом испытуемых. Продолжительность СНТ мало влияла на ПВА у этой группы пациентов. Для пациентов с умеренной СНТ наблюдали противоположную картину: у них была обнаружена прямая связь средней силы между продолжительностью СНТ (R = 0.42 и 0.56 для левой и правой полуплоскостей соответственно), однако у данной группы практически отсутствовали связи возраста и среднего порога слуха с порогом по времени, о чем свидетельствовали коэффициенты корреляции близкие к нулю (рис. 2b и 2d). Таким образом, в отличие от группы с легкой степенью СНТ, у пациентов с умеренной СНТ связь порогов по времени наблюдалась не с возрастом и средней потерей слуха, а с продолжительностью СНТ. Сводные данные о значениях коэффициентов корреляции между индивидуальными характеристиками пациентов и величиной порога по времени приведены в табл. 3.

Группы были подобраны таким образом, чтобы потеря слуха на обоих ушах у каждого из пациентов соответствовала одинаковой степени СНТ по классификации ВОЗ. Однако при оценке латерализации источника звука разница в величине порога слышимости 5 дБ и более может быть существенной [8] и приводить к субъективному сокращению воспринимаемой траектории движения. Нами была оценена связь между ПВА и разницей в средних порогах для левого и правого уха в обеих группах пациентов (табл. 1, 2). Связь между асимметрией порогов слуха и ПВА в группе пациентов с легкой степенью СНТ была слабо выражена (R = –0.21 и –0.20) (рис. 2). В этой группе различия в порогах слуха на левом и правом ухе не превышали 5 дБ. Для пациентов с умеренной СНТ была выявлена прямая связь средней силы (R = 0.57 и 0.57) между асимметрией порогов слуха и порогами по времени (рис. 2f и 2h). Вместе с тем, при исключении из этой группы двух пациентов, у которых разница в порогах слуха для левого и правого уха превышала 5 дБ (по 9 дБ для обоих испытуемых), связь между асимметрией порогов слуха и порогов по времени, как и в группе с легкой СНТ, ослабевала (R = 0.23 и R = 0.21). Это указывает на слабое влияние небольшой (до 5 дБ) асимметрии порогов слуха на ПВА у пациентов обеих групп.

Ушной шум (tinnitus) был выявлен у 10 человек в двух обследуемых группах, что составило почти треть общего числа пациентов. Локализация источника на фоне шума, как правило, приводит к худшим результатам, чем при его отсутствии, поэтому было выполнено сопоставление результатов оценки ПВА для пациентов с шумом и без него в каждой из обследованных групп (рис. 3). Медианные значения порогов по времени в группе с легкой СНТ достоверно не различались у пациентов без ушного шума и с ушным шумом: они составили 0.25 и 0.30 с соответственно (p = 0.63, n₁ = 18, n₂ = 12, непараметрический критерий Манна–Уитни для независимых выборок). В группе с умеренной СНТ ПВА увеличивался более чем в три раза при наличии ушного шума (p < 0.05, n₁ = 24, n₂ = 8, непараметрический критерий Манна–Уитни для независимых выборок). У пациентов без ушного шума медианный порог по времени составил 0.3 с, тогда как у пациентов с ушным шумом он равнялся 1.0 с. Таким образом, наличие ушного шума оказывало значимое негативное влияние на величину порога по времени у пациентов с умеренной, но не с легкой СНТ.

Рис. 3.

Пороги по времени, необходимому для оценки направления движения звукового образа по азимуту, у пациентов, имеющих в анамнезе ушной шум, и без ушного шума. Результаты приведены отдельно для групп пациентов с легкой и умеренной СНТ. Указаны медианы, межквартильные интервалы (Q1–Q3), а также минимальные и максимальные значения. Показаны достоверные различия порогов по времени между пациентами без ушного шума и с ушным шумом внутри групп с умеренной СНТ: * – p < 0.05, непараметрический парный тест Вилкоксона. Для группы с легкой СНТ: n₁ = 18, n₂ = 12; для группы с умеренной СНТ: n₁ = 24, n₂ = 8.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

При легкой и средней степени СНТ диапазон, в котором варьировали индивидуальные значения ПВА, оказался одинаковым и составлял от 0.1 до 1.2 с. Причем, по 7 пациентов в каждой из групп при оценке направления движения хотя бы в одной из полуплоскостей имели величину порога 0.1 с, что соответствует среднему значению, полученному при норме слуха [18]. Это означает, что сама по себе потеря слуха на высоких частотах при легкой и средней степени СНТ не обязательно приводит к ухудшению ПВА. В пользу этого свидетельствует и тот факт, что при снижении в широкополосном сигнале доли высоких частот в соответствии с типичной потерей слуха при умеренной СНТ у нормально слышащих испытуемых ПВА не изменялся [20].

Как было отмечено выше, увеличение ПВА при симметричной СНТ может быть вызвано другими причинами – нарушением надпорогового кодирования интенсивности и/или ухудшением слухового временного анализа. Надпороговое кодирование интенсивности изменяется как следствие сужения динамического диапазона слуха при повышении порогов слышимости и будет более выраженным с увеличением потери слуха. При потере слуха до 35 дБ у пациентов не наблюдали случаев, при которых ПВА превышали бы 0.7 с, преимущественно пороги составляли 0.1–0.2 с. При большей потере слуха ПВА могли возрастать до 1.2 с. В группе с легкой степенью СНТ была выявлена связь потери слуха с величиной ПВА (рис. 2c). Вместе с тем даже при потере слуха около 50 дБ ПВА мог практически оставаться в норме или незначительно ее превышать. Таким образом, можно полагать, что нарушение надпорогового кодирования не влияет критическим образом на оценку динамических изменений межушных различий по интенсивности.

Сравнение измеренных ПВА с аналогичным образом измеренными порогами для радиального движения (ПВР), полученными при определении пациентами с симметричной потерей слуха приближается или удаляется звуковой образ, показало, что диапазоны изменений порогов по разным координатам акустического пространства и их медианы близки по величине для каждой из степеней СНТ (рис. 4). При разных степенях СНТ пороги различались, причем для обеих координат наблюдалось возрастание медианной величины порога с увеличением степени потери слуха. Известно, что для локализации по азимуту бинауральные различия являются определяющими, тогда как основным признаком при оценке удаленности источника звука оказывается изменение уровня интенсивности сигнала с расстоянием [21]. Несмотря на существенные различия в механизмах локализации, пороги для каждой из групп пациентов оказались близкими и демонстрировали высокую вариабельность при всех степенях потери слуха. Это обстоятельство указывает на то, что для быстрой оценки направления движущегося источника звука существует важный фактор, который не связан непосредственно с величиной потери слуха. В качестве такого фактора может выступать нарушение временного слухового анализа, которое возникает как проявление центральных нарушений слуха.

Рис. 4.

Пороги по времени для оценки направления движения звукового образа по азимутальной и радиальной координатам у пациентов с легкой, умеренной и умеренно-тяжелой СНТ. Указаны медианы, межквартильные интервалы (Q1–Q3), а также минимальные и максимальные значения. Показаны достоверные различия порогов по времени при оценке направления движения по азимутальной координате между группами с разной потерей слуха: ** – p < 0.01, **** – p < 0.0001, непараметричесий критерий Манна–Уитни для независимых выборок, внесена поправка Бонферрони. Пороги для оценки направления движения по радиальной координате и по азимутальной координате у пациентов с умеренно-тяжелой СНТ приведены по данным наших предыдущих работ: ПВА при умеренно-тяжелой СНТ [18]; пороги по времени для оценки направления движения звукового образа по радиальной координате при легкой [13], умеренной и умеренно-тяжелой СНТ [24]. Для азимутального движения: n = 31, n = 32 и n = 24; для радиального движения: n = 16, n = 21, n = 3 в группах с легкой, умеренной и умеренно-тяжелой СНТ соответственно.

Центральные нарушения слуха могут наблюдаться при СНТ и чаще возникают при большой потере слуха и/или при значительной продолжительности заболевания [22, 23]. Поэтому мы рассмотрели связь ПВА с обоими факторами. Существенный рост ПВА наблюдали у пациентов с потерей слуха более 35 дБ. У пациентов с умеренной СНТ была обнаружена прямая связь средней силы между продолжительностью СНТ и величиной ПВА, что косвенно указывает на центральные нарушения слуха как на возможную причину, по которой снижается скорость оценки движения источника звука.

Выяснить роль нарушения временного слухового анализа, возникающего при центральных нарушениях слуха, в оценке движения по азимуту у пациентов с СНТ можно было бы, применив батареи тестов, которые используют для выявления таких нарушений [22]. Однако это является предметом для дальнейших исследований.