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Speech perception and production, hearing sciences
Korean Journal of Audiology 1999;3(1):17-23.
The Study of Contribution of the Auditory and Visual Information to the Communication:Subjects with Hearing Loss and Aphasia
Lee Suk Kim1, Mi Young Lee1, Akira Uno2, Soo Jin Kim1, Seoung Hwan Lee1
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Dong-A University, Pusan, Korea
2National Institute of Mental Health, National Center of Neurology Psychiatry, Chiba, Japan
대화에 있어 청각·시각적 정보의 영향에 관한 연구(Ⅱ):난청 및 실어증
김리석1, 이미영1, 宇野彰2, 김수진1, 이승환1
1동아대학교 의과대학 이비인후과학교실
2日本 國立精神·神經センタ一 精神健硏究所
Abstract

McGurk effect causes a kind of fusion between auditory and visual information. In 52 Korean adults with normal hearing, the speech perceptual fusion was induced under the auditory-visual discrepancy. The purpose of this study was to investigate the speech perceptual fusion of McGurk effect in patients with hearing loss and with aphasia. Subjects were 25 adults with mild or moderate hearing loss, 4 adults with cochlear implant, and 8 adults with aphasia. All subjects were individually tested with 13 consonants in CV combination with the vowel /a/ under three conditions, audition only, auditory-visual discrepancy, and auditory-visual equivalent. In subjects with unilateral hearing loss, mean correct percentage scores under each condition were 84%, 78%, 90%, respectively;in subjects with cochlear implant, 40%, 23%, 67%;in subjects with aphasia, 50%, 47%, 55%. There is a tendency that the poorer a patient's auditory intelligibility is, the easier a patient is influenced by perceptual fusion occurring in the auditory-visual discrepancy. It is suggested that the primary emphasis in aural rehabilitation should be on auditory training and use of contextual cues rather than on lipreading. Because it appears that most subjects with hearing loss have poor auditory intelligibility and limited lipreading performance with respect to place of articulation. 

Keywords: McGurk effect;Hearing loss;Cochlear implant;Aphasia.
서론 말인지 과정에서 시각 자극과 청각 자극이 다를 때 시각 자극의 영향으로 일어나는 융합(fusion) 반응을 McGurk 효과1)라 한다. 말인지에서 정상인이 나타내는 시청각 정보의 처리 양상2)3)은 청각 장애자 및 의사소통 장애자의 구어 재활을 위한 지침이 될 수 있다. McGurk 효과의 보고 이전에는 주로 시각 정보가 청각 정보와 동일한 조건이 청각 장애자의 말인지를 도와주는 것으로 재활에 적용되었다.4) 청각 장애자는 대화시 상대방의 말을 들으면서도 청각적 결함으로 인해 말하는 사람의 표정이나 조음 기관의 움직임에 주의하여 시각 정보인 독화(lipreading, speechreading)의 도움을 많이 받는다. 언어 습득 후 농이 된 인공와우 이식 성인들의 경우도 문장 검사에서 듣기만으로 평균 80% 이상의 말인지가 가능한데 독화를 보충한다면 90∼100% 정도까지의 말인지도 가능하다. 5) 시각 정보인 독화는 또한 소음 등의 요인으로 어음 명료도가 떨어질 때도 말인지를 도와준다. 그러나 McGurk 효과와 같이 청각적 정보와 시각적 정보가 일치하지 않을 때는 오히려 말인지를 방해하기도 한다. 따라서 청각 장애자를 비롯한 의사소통 장애자의 McGurk 효과에 대한 연구를 통해 이들의 말인지 과정을 알 수 있고 그 결과는 언어 평가 및 재활 치료에 도움을 줄 것이다. 본 연구는 편측 경도 및 중등도 난청환자, 인공와우이식 환자, 및 성인 실어증 환자의 말인지 과정에서 융합 반응 현상인 McGurk 효과가 나타나는지 알아보고자 한다. 아울러 일본의 난청 환자와 실어증 환자를 대상으로 한 연구 결과와도 비교 할 것이다. 연구 대상 및 방법 편측 경도 및 중등도 난청을 가진 남녀 성인 25명, 언어 습득 후 농이 되어 인공와우이식을 받은 성인 4명, 실어증 환자 성인 7명을 연구대상으로 하였다. 난청 성인은 27∼47세(평균 37세)로 남자가 15명, 여자가 10 명이었다. 순음 청력 검사의 0.5, 1, 2 kHz에서 평균 역치가 25 dB 이상인 편측 난청 경도(26∼40 dB) 환자 15명과 편측 중등도(41∼55 dB) 환자 10명이었다. 인공와우이식 환자는 33∼56세(평균 43세)로 남자가 3명, 여자가 1명이었다. 술 전 양측 귀 모두 90 dB 이상의 농이었으나 인공 와우 착용시 평균 청력(warble-tone) 역치는 29 dB였고 인공와우 사용기간은 1년 이상이었다. 실어증 환자는 49∼55세(평균 53세)로 남자 5 명, 여자 2명이었으며 모두 좌측 중대뇌동맥 경색(left middle cerebral artery infraction)으로 혼합 실어증(mixed aphasia) 양상을 보였다. 실어증 환자는 실험에 들어가기에 앞서 고막검사, 순음청력검사, 임피던스검사, 시력검사 등을 실시하여 이상 소견이 없는 경우로 제한하였다. 우리 나라 자음 13개 /ㅂ/, /ㅍ/, /ㄷ/, /ㅌ/, /ㄱ/, /ㅋ/, /ㅁ/, /ㄴ/, /ㅅ/, /ㅈ/, /ㅊ/, /ㄹ/, /ㅎ/를 모음 /아/와 결합시켜 CV 체계의 음절을 13번씩 169개의 자극 음을 무작위로 제시하였다. 한국어가 모국어인 여성에게 자극 음을 발화하게 하고 이것을 비디오 녹화하였다. 입모양을 녹화한 비디오 화면에 입모양과 같은 자극음 그리고 입모양과 다른 자극음을 각각 더빙하였다. 청각 및 시각 자극을 녹화하기 위하여 비디오 카메라(Sony HandyCAM CCD-TRV12), 비디오테이프 녹음기(Hitachi 5730 Hi-Fi MTS stereo), 마이크(electric condenser microphone ECM), 25 inch 텔레비젼(Anam CK-2590RMS)을 사용하였다. 검사는 1) 듣기 자극만 제시한 조건, 2) 듣기 자극과 보기 자극을 다르게 제시한 조건, 3) 듣기 자극과 보기 자극을 동일하게 제시한 조건으로 나누어 실시하였다. 각 시청각 자극은 매 6초 간격으로 제시하였으며 검사조건 2)와 3)의 경우 대상자는 텔레비젼 화면으로부터 1 m 거리에서 각 자극에 대한 화면을 잘 보고 듣도록 지시하였다. 자극에 대한 반응방법으로 청각장애환자에게는 자극을 받아 적도록 하였고, 실어증 환자에게는 자극을 반복하여 따라 말하도록 하고 언어 임상가가 환자의 반응을 받아 적도록 하였다. 자극음의 강도는 실어증 환자의 경우 일상대화 수준인 65 dB SPL이었으며, 청각장애 환자의 경우 90 dB SPL이었다. 일본의 양측 경도 및 중등도 난청 성인 7명과 혼합 실어증 환자 성인 12명을 연구 대상으로 자음 9개 /ㅂ/, /ㅍ/, /ㄷ/, /ㅌ/, /ㄱ/, /ㅋ/, /ㅁ/, /ㄴ/, /ㄹ/를 모음 /아/와 결합시킨 CV 체계의 음절을 사용하여 검사한 결과를 통해 한일 양측의 McGurk 효과를 비교하였다. 결과에 대한 통계분석은 PC-SAS ver. 6.12를 사용하여 Kruskal-Wallis Test와 student t-test를 실시하였고, 유의수준은 95%(p<0.05)로 하였다. 결과 편측 경도 및 중등도 난청 환자의 검사 결과 듣기 자극만 제시한 검사 조건의 결과 듣기 자극만 제시했을 때 반응의 정확도는 평균 84%였다. 청각 자극에 대한 반응 중 정확도가 높은 자극은 /마/와 /라/였으며 정확도가 낮은 자극은 /하/, /타/, /사/의 순서였다. 반응의 오류 형태는 /하/와 /타/는 /파/로, /파/는 /타/로, /사/는 /파/와 /타/로 대치하여 반응한 정도가 높았다. 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시했을 때 청각 자극에 대한 반응의 정확도는 평균 78%였다. 세 가지 검사 조건 중 정확도가 가장 낮았으며(p<0.05), 자극간 정확도의 차이도 다른 조건에 비해 컸다. 반응의 정확도가 비교적 높은 자극은 /라/, /나/, /가/ 등이며 정확도가 가장 낮은 자극은 /파/였다. 그 외 /바/, /카/, /하/의 정확도도 낮았다((Fig. 1) 융합 반응을 많이 나타낸 형태는 /카/는 /가/, /바/는 /다/, /파/는 /타/, /하/는 /파/, /타/는 /다/였다. 시가 자극에 따른 융합 반응의 형태는 시각 자극이 비음일 때 동일한 조음 위치의 음으로 대치하여 반응했으나 시각 자극이 파열음, 파찰음, 마찰음, 유음 일 때는 융합 반응의 형태가 일정하지 않았다. McGurk 효과의 형태, 즉 청각 자극 /바/-/파/와 시각 자극 /가/-/카/의 사이에서 /다/-/타/로 반응한 형태는 33%, 13%로 낮았고 혼합 반응의 형태는 나타나지 않았다. 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시했을 때 반응의 정확도는 평균 91%로 세 가지 검사 조건 중 반응의 정확도가 가장 높았다(p<0.05). 반응의 정확도가 높은 자극은 /마/, /바/, /파/, /라/ 등이었고 정확도가 가장 낮은 자극은 /하/였다. 오류 형태는 /차/는 /사/, /사/는 /타/, /하/는 /카/, /가/는 /다/, /타/는 /사/로 대치하여 반응하였다. 인공와우이식 성인의 검사 결과 듣기 자극만 제시한 검사 조건의 결과 듣기 자극만 제시했을 때 반응의 정확도는 평균 40%였다. 정확도가 비교적 높은 자극은/마/, /나/, /차/ 순서였고, 정확도가 가장 낮은 자극은 /가/와 /다/로 나타났다. 청각 명료도가 낮은 /가/는 오류정도도 높았고 형태도 다양했다. 오류 형태는 /다/는 /바/, /마/는 /나/, /가/는 /바/, /차/는 /사/, /하/는 /사/로 대치하여 반응하였다. 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시했을 때 청각 자극에 대한 반응의 정확도는 평균 23%였다. 이는 편측 경도 및 중등도 난청 환자의 경우와 마찬가지로 세 가지 검사 조건의 반응 중 정확도가 가장 낮았다(p<0.05). 자극음 중 /카/는 다른 자극에 비해 상대적으로 높은 정확도를 보였으며 그 외의 자극 /나/, /파/, /타/, /가/, /라/, /하/ 등의 정확도는 비슷하였다. 낮은 정확도를 보인 자극은 /다/, /사/, /바/ 등이었다(Fig. 2). 융합 반응의 형태를 살펴보면 /파/는 /카/, /타/는 /파/, /하/는 /파/, /마/는 /나/, /나/는 /마/ 등으로 반응한 것이다. 융합 반응은 청각 자극이 무성음이면 조음위치가 다른 무성음으로, 청각 자극이 유성음이면 조음 위치가 다른 유성음으로 나타났다. 청각 자극 /바/와 /다/ 일 때 융합 반응이 많이 나타났다. 시각 자극에 따른 융합 반응의 형태는 시각 자극이 양순음과 성문음 일 때 조음 위치에 대한 영향을 많이 받았으나 시각 자극이 치조음, 경구개음, 연구개음 일 때는 상호 융합하여 반응하는 경향이 많았다. 한편 McGurk 효과의 형태, 즉 청각 자극 /바/-/파/와 시각 자극 /가/-/카/의 사이에서 /다/-/타/로 반응한 형태와 혼합 반응의 형태는 나타나지 않았다. 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시했을 때 반응의 정확도는 평균 67%였다. 세 가지 검사 조건 중 반응의 평균 정확도가 가장 높았으나(p<0.05), 자극간 정확도의 차이가 컸다. 반응의 정확도가 높은 자극은 /파/, /나/, /마/ 순서였으며 정확도가 낮은 자극은 /사/, /라/, /하/, /차/, /자/ 등의 순서였다. 자주 나타난 오류 형태는 /차/는 /사/로 , /사/는 타/로, /바/는 /마/로, /하/는 /카/로 나타났다. 실어증 환자의 검사 결과 듣기 자극만 제시한 검사 조건의 결과 듣기 자극만 제시했을 때의 반응의 정확도는 평균 50%였다. 정확도가 높은 자극은 /마/, /나/, /라/ 등이었으며 정확도가 낮은 자극은 /하/, /타/, /가/ 등이었다. 반응의 오류는 /사/는 /바/, /자/는 /다/, /파/는 /바/, /하/는 /파/, /다/는 /바/로 대치하여 반응한 정도가 높았다. 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 다르게 제시했을 때 청각 자극에 대한 반응의 정확도는 평균 47%였다. 반응의 정확도가 높은자극은 /마/, /나/, /라/, /바/, /다/ 등이며 정확도가 낮은 자극은 /하/, /파/, /카/, /가/ 등이다(Fig. 3). 서로 다른 청각 자극과 시각 자극 사이에서 나타난 반응의 형태를 살펴보면 /하/는 /바/, /라/는 /나/, /타/는 /다/, /차/는 /다/로 반응하였고 대체적으로 조음 위치가 같은 음으로 대치하였다. 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시한 검사 조건의 결과 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시했을 때 반응의 정확도는 평균 55%로 세 집단 중 동일한 검사 조건에서 정확도가 가장 낮았다(p<0.05). 반응의 정확도가 높은 자극은 /바/와 /마/였으며, 정확도가 낮은 자극은 /하/와 /가/였다. 오류형태는 /타/, /가/, /자/, /사/, /차/는 /다/로, /파/는 /바/로 대치하여 반응하였다. 고찰 본 연구에서 편측 경도 및 중등도 난청 환자는 청각 명료도 84%였으며 /하/, /파/,/사/ 등의 무성음의 변별이 어려웠다. 일본의 양측 경도 및 중등도 난청 환자를 대상으로 McGurk 효과에 대한 연구 결과에서는 청각 명료도가 57%로 더 낮았고(p<0.05), /파/, /타/ 등의 무성음 변별이 어려웠다. 대부분의 무성음이 40 dB 이하 1 kHz 이상의 주파수영역에 분포해 있기 때문7)에 난청 환자는 무성음 변별에 어려움을 겪을 수 있다. 시각 자극이 청각 자극과 동일할 때 난청 환자의 말인지가 향상될 수 있는 것은 본 연구에서 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시한 검사 조건의 결과를 통해서도 알 수 있다. 듣기 자극만 제시한 조건에서 평균 반응의 정확도는 84%였으나 시각 자극과 동일하게 제시한 조건에서 반응의 정확도는 91%로 향상되었다(p<0.05). 그러나 정확도가 높은 자극은 양순음이었고 그 이유는 양순음이 비교적 낮은 주파수 영역에 분포해 있으며8) 그 수가 비양순음에 비해 적기 때문이다. 반대로 비양순음의 정확도가 낮은 이유는 시각 자극(독화)으로부터 조음 위치에 대한 정보를 얻지만 시각적으로 변별할 수 있을 만큼 충분한 정보가 되지 못하기 때문이다.9)10) 서로 다른 자극을 제시했을 때 편측 경도 및 중등도 난청 환자는 McGurk 효과와 동일하지는 않지만 융합 반응을 보였고 무성음 자극을 조음 위치가 다른 무성음으로 혹은 유성음 자극은 조음 위치가 다른 유성음으로 반응하는 경향을 나타냈다. 이러한 경향은 청각적 정보가 유사한 다른 음이나 시각적 정보가 유사한 다른 음으로 반응한 것11)으로 쉬운 한 쪽 정보에 치우쳐서 반응하는 것을 보여준다. 양측 경도 및 중등도 난청 환자를 대상으로 한 일본의 McGurk 효과에 대한 연구에서도 시청각 자극이 다른 조건에서 반응 정확도는 평균 45%로 융합 반응이 나타났으며 조음 위치의 차이가 클수록 융합 반응도 많이 나타났다. 본 연구와 일본의 연구 결과에서 난청 환자가 시각 자극과 청각 자극이 다른 조건에서 무성음을 비롯한 청각 자극의 낮은 청각 명료도로 인해 융합 반응을 많이 나타냈다. 또한 청각 자극으로부터 명확한 청각 정보를 얻을 수 없을 때 시각 자극으로부터 정보를 얻고자 하나 조음 위치에 대한 시각 정보의 한계성 때문에 융합 반응이 많이 나타났다. 인공와우이식 환자는 청각 자극에 대해 정확도가 높은 음은 유무성음의 차이 없이 고르게 분포했다. 그러나 청각 명료도는 전반적으로 낮았다. 인공와우이식 성인을 대상으로 일본의 어음청취에 관한 연구에서는 청각 명료도가 본 연구 결과보다는 다소 높았다. 이 때 제시한 자극은 인공와우를 통해 전달되는 말소리의 특성을 고려하여 자음의 앞에 /a/를 붙인 VCV 체계의 음절이었다.12) 본 연구의 대상자인 인공와우이식 환자는 실제 목소리로 자음을 검사한 조건에서는 독화 없이도 평균 정확도가 85%로 높았다. 또한 일상 생활 문장 검사에서도 평균 92%의 수행률을 보였다. 언어습득 이후에 농이 되어 인공와우 이식을 받은 성인도 실제목소리-녹음된 목소리, 친숙한 목소리-생소한 목소리, 자극의 제시 방법 등의 조건에 따라 변별력이 달라질 수 있다.13) 따라서 녹음된 말소리를 통한 검사에서의 낮은 수행률은 실제 목소리와 다르기 때문으로 이에 대한 적응 훈련의 부족을 나타낸다. 결과적으로는 인공와우이식 환자가 난청 환자에 비해 유무성음의 변별은 어느 정도 가능했으나 녹음된 말소리에 대한 낮은 청각 명료도로 인해 시각 자극과 청각 자극이 다를 때 말인지 과정에서 융합 반응 현상인 McGurk 효과가 나타남을 보여준다. 인공와우 이식 환자와 난청 환자의 결과는 정상 성인이 청각 명료도가 낮은 음일수록 융합 반응 정도가 높았던 결과와 동일하다. 따라서 시청각 정보가 각기 말인지 과정에서 조음 위치의 변별에 기여하는 바가 크다3)고 하더라도 청력 손실로 말소리 변별이 어려운 청각장애자가 융합 반응을 더 많이 나타낼 수 있는 요인도 될 수 있다. 한편 McGurk 효과가 발생하는 조건에 대해 단어와 같이 문맥 정보가 있는 자극일 때는 시각 정보의 영향력이 적다.14) 문맥 정보에 대한 연구 결과는 시각 정보의 제한성을 가진 청각 장애자가 이를 극복할 수 있는 방향을 제시해 준다. 실어증 환자의 검사 방법과 반응 형태는 앞의 난청 환자 및 인공와우이식 환자와는 달랐다. 실어증 환자는 약간의 개인차가 있지만 조음 운동력이 느리고 발음 명료도가 낮았다. 각 조건에서 실어증 환자가 청각 자극의 높은 정확도를 보인 자극은 유성 양순음과 치조음이었고 낮은 정확도를 보인 자극은 연구개음과 성문음이었다. 듣기 자극만 제시한 검사 조건에서 실어증 환자의 반응은 청각 자극과 상관없이 양순음 /바/와 /파/, 치조음 /다/로 대치하는 형태가 많았다. 일본의 혼합형 실어증 환자를 대상으로 한 McGurk 효과에 대한 연구 결과에서도 청각 명료도 41%로 전반적으로 낮은 발음 명료도와 청각 명료도를 보였다. 듣기와 보기 자극을 다르게 제시한 검사 조건에서는 자극과는 상관없이 양순음 /바/와 치조음 /나/와 /다/로 대치하여 반응하는 형태가 많았다. 듣기와 보기의 자극을 동일하게 제시한 검사 조건에서는 /다/로 대치하여 반응했다. 대치(substitution) 반응이 양순음이나 치조음으로 나타난 이유는 실어증 환자는 조음 기관을 많이 움직이지 않고 쉽게 발화 할 수 있는 음을 주로 사용하기 때문이다. 일본의 혼합형 실어증 환자를 대상으로 한 McGurk 효과에 대한 연구 결과에서는 시각 자극이 청각 자극과 다를 때 반응 정확도가 34%로 낮아졌고 본 연구에서 실어증 환자가 나타낸 반응 형태와 비슷하였다. 실어증 환자의 대치 반응 형태는 난청 환자나 인공와우이식 환자가 나타낸 오류 형태와 융합 반응의 형태와는 상당히 다르다. 조음 기관의 마비로 발음이 불명료한 환자에게서 조음 길이(articulation span)와 따라 말하기(articulatory rehearsal)의 결함을 발견할 수 없으며 이는 따라 말하기가 조음의 명료도와 직접적인 관련이 없음을 말해 준다.15) 그러나 따라 말하기와 말을 유도하는 조음 프로그램 사이에는 상관 관계가 있다.16) 뇌손상 환자가 보이는 따라 말하기의 결함은 단기 기억을 구성하는 어떤 요소가 방해받음으로써 동반되는 것이며16) 이러한 결함은 주로 음운 저장 체계의 기능 장애에서 많이 발생하는 것으로 나타났다.17) 청각 자극만 제시했을 때 구어의 청각 자극은 음운 저장(phonological store)으로 곧바로 전달되고 음운 저장 내에서 구어의 음운 자질(phonological features)의 혼돈으로 음운유사 효과(phonological similarity effect)가 나타났다. 그러나 시각 정보만 제시했을 때는 음운유사 효과가 발생하지 않았다.18) 그러므로 실어증 환자의 말인지 과정에서는 McGurk 효과인 융합 반응 현상이 크게 나타나지 않음을 알 수 있다. 본 연구에서 사용된 검사 방법은 청각 장애자와 실어증 환자의 말인지 통로와 말인지 형태를 구체적으로 평가할 수 있다. 그러나 검사 시간이 길어서 환자에게 적용하기 어려우므로 실질적인 활용을 위해서는 조음 위치별 혹은 조음 방법별 항목으로 나누고 무의미 음절이 외에 일상 단어를 이용하여 평가하는 것도 필요하겠다. 이를 통해 말인지 과정에서 시각 자극과 청각 자극으로부터 시청각 정보의 활용에 대해 좀 더 구체적인 자료를 얻을 수 있다면 재활 치료시에 효과적으로 사용할 수 있을 것이다. 결론 편측 경도 및 중등도 난청 환자와 인공와우이식 성인 그리고 실어증 환자의 말인지 과정에서 융합 반응 현상인 McGurk 효과에 관한 연구 결과는 다음과 같다. 편측 경도 및 중등도 난청 환자는 무성음 변별의 어려움과 독화의 한계성 때문에 말인지 과정에서 시청각 자극이 다를 때 융합 반응을 나타냈다. 인공와우이식 환자는 인공와우를 통한 녹음된 말소리 인지의 어려움 때문에 융합 반응 현상을 많이 나타냈다. 반면 실어증 환자는 말인지 과정에서 따라 말하기 능력의 선택적 결함으로 대치 반응 현상을 많이 보임으로써 McGurk 효과가 크게 나타나지 않음을 보여준다. 결과적으로 말인지 과정에서 융합 반응 현상은 대상자의 청각 변별력이 떨어질수록 크게 나타났다. 따라서 청각장애자의 구어 재활은 청각 명료도를 향상시키고 전후 문맥적인 정보의 활용 능력을 개발하는 프로그램을 우선적으로 해야할 것이다.
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