醫學

隱性失聰

手提電鑽、演唱會與環境中常見的噪音, 以我們察覺不到的方式,對聽覺造成無法挽回的傷害!

撰文/利柏曼(M. Charles Liberman)
翻譯/潘震澤

醫學

隱性失聰

手提電鑽、演唱會與環境中常見的噪音, 以我們察覺不到的方式,對聽覺造成無法挽回的傷害!

撰文/利柏曼(M. Charles Liberman)
翻譯/潘震澤


重點提要
■傳統觀念認為,巨大噪音會使我們耳朵聽不清楚聲音或耳鳴,但很快就會復原。
■聽神經纖維是聲音傳入大腦的路徑,持續的巨量噪音會永久損傷聽神經纖維。
■這是「隱性失聰」的成因,症狀是聽得到說話聲、但聽不清楚說話內容。
■科學家嘗試研發恢復受損聽神經的藥物。


美國西雅圖市海鷹隊與堪薩斯市酋長隊的美式足球迷,依慣例會在主場比賽時,爭奪最吵鬧球場的金氏世界紀錄;2014年10月1日,酋長隊球迷締造了最新紀錄:142.2分貝。這樣程度的音量等同於噴射機引擎在30公尺外發出的震耳欲聾聲,這樣的噪音比聽覺專家定義會引起聽覺傷害的聲音還要巨大!那場比賽結束後,球迷狂喜異常、陶醉其中。他們注意到耳中迴響不斷,或是鼓膜好似要爆炸般;在他們耳中發生的事,可是毫不美妙。如果在球賽前以及結束後馬上給這些人做聽力測驗,會發現聽力明顯退化。在球賽開始前球迷能聽見的最輕微聲音,例如輕聲細語,在中場休息前可能就沒辦法「聽覺」到了。球賽結束的哨音吹響時,他們的聽覺閾值可能提高了20~30分貝。球賽過後幾天內,他們耳中的鳴響會逐漸消失,聽力圖顯示的聽力測驗結果可能回復到基礎值,聽到微弱聲響的能力也會恢復。


長久以來,科學家認為一旦聽覺閾值恢復正常,聽力必定也恢復正常了。最近我和同事的研究發現,這個觀念並不正確:暴露於導致聽力閾值短暫升高的噪音環境中,會對聽神經纖維造成立即且不可逆的傷害。聽神經是把聲音訊息傳入腦中的路徑,這種傷害可能不影響聽力圖所顯示的單音偵測,卻可能妨礙了處理複雜聲音訊號的能力。這種新發現稱為「隱性失聰」(hidden hearing loss),因為一般的聽力圖顯示不出聽神經受損所造成的聽力缺失。


如果我們毫不保護耳朵與聽力,長久下來,聽神經受到的損傷會逐漸加重。事實上,這種傷害可能是中、老年人分辨聲音細節的能力逐漸下降的原因。只不過隱性失聰絕非只發生在上了年紀的人身上,最新研究顯示,工業社會中出現這種毛病的人,年齡層逐漸下降,因為生活環境中他們接觸了更多喧囂噪音,有些可避免、有些則否。


聽力檢查的缺口


我們的聽力容易受損的原因是我們耳朵的敏感度相當驚人,能偵測的聲音範圍十分廣。對每秒振動約1000次,也就是1000赫茲(Hz)的微弱聲音,我們能聽到的最小音量定義為0分貝(decibel, dB);使用對數計量的方法,音量每增加20分貝,聲波強度等於增加了10倍。0分貝下,傳送聲音振動以產生聽覺的中耳小骨,移動幅度比一顆氫原子的直徑還小。在酋長隊球賽中讓人鼓膜發痛的140分貝破紀錄聲音下,耳朵被迫承受的音量強度是0分貝的1000萬倍。


聽覺的產生從聲波傳入外耳道、抵達鼓膜開始,聲波使鼓膜及一組相連的中耳小骨一起振動,並把振動傳入內耳充滿液體的管道:耳蝸。耳蝸中有條螺旋狀、稱為柯帝器(organ of Corti)的組織,上頭帶有毛細胞,具有稱為立體纖毛(sterocilia)的毛髮狀突起。這些立體纖毛從細胞的一端成群向外伸出,位於耳蝸一端的毛細胞對低頻振動最敏感,另一端則對高頻振動最敏感。當聲波造成這些立體纖毛彎曲時,毛細胞會把聲波振動轉變成化學訊號,對聽神經的突觸端釋放出神經傳遞物麩胺酸(glutamate)。


由毛細胞釋放、進入聽神經突觸的麩胺酸會通過狹窄的突觸間隙,與某個聽神經纖維末梢上的受體結合。聽神經纖維的另一端則是細長的突起(軸突),伸向腦幹。麩胺酸與聽神經纖維末梢受體結合後會引發電生理訊號,沿著整條聽神經進入腦幹。接著,訊號經由一系列平行的聽神經網絡從腦幹經過中腦與視丘等腦區,抵達終點站:聽覺皮質。這個複雜的聽覺網絡聯手合作,把環境中的聲音組合成可供聽覺皮質辨識的訊息,無論是熟悉的旋律還是刺耳的警報聲。


毛細胞有兩種形式,分別是外毛細胞與內毛細胞。外毛細胞會放大由聲波引起的內耳振動,內毛細胞則把這些振動轉變成能興奮聽神經的化學訊號。最直接引起所謂「聽覺」的是內毛細胞,因為95%的聽神經只與內毛細胞形成突觸。為什麼只有這麼少的聽神經與外毛細胞相接?目前還是個謎;但有理論指出,接近140分貝高音量引起的內耳疼痛感,可能與外毛細胞相接的神經有關。


臨床上的聽力檢查主要是靠聽力圖來評估。耳科醫生早就知道,負責把金屬板放進鍋爐中敲擊的工人,會永久性喪失對中頻聲音的聽覺。聽力圖測試的是我們耳朵能否分辨聲音每八度音頻的改變,例如250、500、1000、2000、4000及8000赫茲的聲音。聽力圖最早是為了表示由噪音引起的聽力喪失,稱為「鍋爐工人缺口」,也就是無法分辨位於人類聽覺範圍中段頻率的聲音。1950及1960年代,針對在嘈雜工廠上班的工人進行的流行病學研究,清楚顯示工作年資與聽力下降有關。隨著年資增長,聽力缺失從最初期的4000赫茲擴展到其他頻率。許多資深工人對1000或2000赫茲以上的聲音完全聽不到。這種聽力喪失會造成嚴重的聽覺障礙,因為患者聽不到位於這個頻率範圍內的語言資訊。


無法逆轉的深層傷害


我們在1980年代開始研究由噪音引發的聽覺受損,當時唯一可用來計算聽神經與內毛細胞間突觸數量的方法,是使用連續切片的電顯圖,那是相當耗時費力的工作,在一側耳蝸的少數幾個毛細胞上計算神經突觸,就需要將近一年的時間。25年之後,我和同事庫雅瓦(Sharon G. Kujawa)測試幼鼠的耳朵,看看給予一次高音量刺激,是否會加速導致聽覺喪失。我們設計讓小鼠暴露於噪音環境中,只會造成聽覺閾值短暫升高,不會造成毛細胞的永久性傷害。一如所料,暴露於噪音後過了幾天,小鼠的耳蝸恢復正常;但之後六個月到兩年間對這批小鼠定期檢查發現,牠們的毛細胞雖然完整,聽神經纖維卻有累加性的減少。幸運的是,從1980年代至今,我們已學到許多方法來探索這些突觸的分子結構。目前已有攜帶不同螢光標記的抗體,可與內毛細胞及聽神經纖維突觸兩側的構造結合。螢光標記可讓我們在光學顯微鏡下計算突觸的數目。於是我們很快累積了足夠數據,顯示暴露於噪音後幾天、聽覺閾值已恢復正常時,有多達半數的聽神經突觸消失了,而且永遠不會再生。神經元其他部份的喪失,例如細胞本體以及傳送至腦幹的軸突,會在幾個月後才變得明顯。兩年後,有半數的聽覺神經元已經完全消失。只要突觸受到破壞,受影響的神經纖維也就失去作用,對任何強度的聲音刺激都不會有反應。


過去幾年,我們在小鼠、天竺鼠與絨鼠身上,以及人類大體組織中,都找到了噪音引起突觸退化的證據。我們在動物實驗以及人耳中發現,在聽覺閾值因失去毛細胞而升高之前,聽神經纖維與毛細胞之間的連結就已經有所損失。由聽神經受損引起隱性失聰的觀念,目前已廣為接受,並認為是由噪音引起以及老化相關的聽覺喪失的重要原因。許多聽覺研究人員與醫生正致力於研發測試方法,以確定這個問題的普遍程度,並探討現代人喧囂的生活環境,是否導致所有年齡層的人都有聽力受損的問題。


受損的神經能否修補?


隱性失聰還可能有助於解釋其他常見症狀,包括耳鳴與聽覺過敏(就算對中度的聲響也難以忍受)。即使聽力圖檢查找不出毛病,這些症狀仍然可能持續存在。過去科學家與醫生指著耳鳴與聽覺過敏患者看似正常的聽力圖,解釋他們的問題在於腦部;如今我們知道,問題是因為聽神經受損。


對於經常參加演唱會、進出夜店或戴耳機聽音樂,而接觸高音量音樂的人,我們的研究提出了風險問題。雖然由噪音引起的聽覺喪失,顯然是職業樂手(包括古典音樂家在內)共同的問題,但針對一般愛樂者的流行病學研究,一直都找不出高噪音對他們的聽力有什麼顯著影響。美國聯邦政府設定準則以降低工作場所的噪音傷害時,都根據同樣的假設:只要接觸噪音後,聽覺閾值恢復正常,耳朵必定也已復原。如今我們已知,這個假設是錯誤的。由此推論,想要避免由噪音引起的普遍神經傷害以及聽覺喪失,目前的噪音管理條例可能不再適用。


這個問題的研究方法,除了計算人類大體內耳突觸數目外,我們還需要更好的測試方法來診斷聽神經損傷。可能的方法之一,是根據一項現有測定聽神經電生理活性的技術:聽覺腦幹反應(auditory brain stem response, ABR)。ABR可在清醒或睡著的人身上測試,方式是在受試者頭皮上貼電極,然後給予不同頻率與響度的音頻刺激,記錄其電生理活動(即腦電圖)。傳統上,ABR測試大部份是以通過與不通過做評估:由聲音引起清楚的電生理反應視為聽覺正常,沒有反應則代表聽覺受損。


我們的動物實驗發現,在高音量下的ABR能提供有用的訊息,其幅度與內耳毛細胞維持有效聯繫的聽神經纖維數目成正比。最近有一項流行病學調查就受到我們的研究啟發:他們以一群擁有正常聽力圖的英國大學生為對象,進行ABR測試(做法稍有不同),結果發現經常上夜店及在演唱會暴露於喧囂聲音的人,反應幅度較小。


在尋求治療隱性失聰的可能方法時,我們想知道促進神經纖維再生的藥物,是否能逆轉由噪音引起的神經退化,並重新與內毛細胞建立連結?雖然突觸本身在暴露於噪音後會馬上受到破壞,但神經其餘部份(細胞本體與軸突)的緩慢退化給我們帶來希望,可能在許多人身上可以恢復其正常功能。我們直接把神經營養因子(促進神經生長的蛋白質)送入動物內耳的測試,結果令人振奮。


如何保護聽力


我們以幾種不同的動物做實驗,讓牠們持續暴露於100~104分貝的噪音兩個小時,就能造成不可逆的神經傷害。我們有充份理由相信,人耳也同樣敏感。在日常生活中,通常不會持續暴露於噪音中那麼長的時間,但避免在沒有保護狀態下暴露於超過100分貝的聲響,是明智的舉動。


環境中有許多聲音讓我們身陷聽覺受損風險中:演唱會及夜店經常有超過115分貝的聲音,平均值超過105分貝。使用油氣引擎為動力的吹落葉機及割草機,會給使用者的耳朵帶來95~105分貝的聲音;環形電鋸一類的動力機械也一樣。聲音的頻率也有影響:在相同音量下,由皮帶帶動的磨沙機發出的高頻聲響,比消音不足的摩托車發出的低頻吼叫聲更危險。手提電鑽金屬鑽頭在水泥地上的快速震動,會發出危險的高頻聲音,就連路人聽到的音量,都可高達120分貝。


那我們能做些什麼呢?今日幾乎每個人的口袋或包包裡,都擁有準確度驚人的測音量器:許多免費或廉價的智慧手機應用程式,都可提供可靠的聲音測定值,無論聲音是由樂器還是汽車引擎所發出;與最昂貴的專業音響監聽設備相比,準確度差別只有1~2分貝。蘋果手機的Sound Level Meter Pro應用程式最適合在實驗室使用,價格不到20美元,誤差小於0.1分貝。


一旦曉得環境中哪些聲音具有潛在危險性,那麼好消息是:有效的耳朵防護裝置既便宜好用,而且非常容易攜帶。如果使用正確,泡綿式耳塞可降低最危險頻率範圍的聲音達30分貝之多。拿一只耳塞,用指尖擠壓成最小圓柱狀,然後迅速插入耳道,越深越好。這種做法與插入耳塞式耳機一樣,既不困難也不危險。耳塞會在耳朵中緩緩膨脹,不到一分鐘,你就可以盡情享受搖滾音樂了。


如果你是去聽音樂會,這種泡棉式耳塞可能會降低太多音量。你想在較低(安全)的音量範圍內聆聽音樂,那麼可以用「音樂家耳塞」。網路上有好幾種品牌可選,一付價格在10~15美元。這種耳塞的設計是降低10~20分貝的音量,對高音與低音一視同仁,因此不會改變音樂的音色。


最重要的一點:留意你的耳朵給你的訊息。如果在某個活動結束後,你感覺耳朵裡好像塞了棉花一樣,聽到的聲音變小了,或是出現耳鳴,那麼很有可能你的一些聽神經纖維受到破壞,不要難過,但不要讓這種事再度發生!