Förmågan att höra tal påverkan av hörsel, hörapparat och kognitiva förmågor. Stefan Stenfelt & Jerker Rönnberg

Transkript

1 Förmågan att höra tal påverkan av hörsel, hörapparat och kognitiva förmågor Stefan Stenfelt & Jerker Rönnberg

2 15 NOVEMBER Problemet Tröskel: tal i brus (SNR) 7 db HINT = *PTA (bästa öra)

3 15 NOVEMBER Vad påverkar förmågan att höra tal i brus? Hörselstatus Neural kodning Kognition Signalbehandling

4 15 NOVEMBER Bottom-up och top-down processer Processen på en specific nivå beror av processer/behandling av signalen på både högre och lägre nivåer. Stenfelt & Rönnberg, Scand J Psychol, 2009

5 15 NOVEMBER Arbetsminne Arbetsminne är ett system med begränsad kapacitet som lagrar och behandlar information som behövs för att klara komplexa kognitiva uppgifter, tex förståelse, lärande och resonera. En individs arbetsminneskapacitet, eller omfång, är ett mått på fömågan att samtidigt spara och processa information. Komplex arbetsminneskapacitet är en viktiga egenskap för att förstå spark, dvs att kunna spara och processa information relativt samtidigt.

6 15 NOVEMBER The Ease of Language Understanding (ELU) model Ansträngning: behandlingen av informationen kräver explicit processing. Orsakas av en nedsatt återgivning av signalen (hörselnedsättning, brus/buller, semantiskt osammanhängande) Implicit förståelse Rönnberg et al, Front Syst Neurosci, 2013

7 15 NOVEMBER Central påverkan av perifera processer Hjärnstamssvar Förändring av hjärnstamsvar som en function av arbetsminneskapacitet Sörqvist, Stenfelt, & Rönnberg, J Cog Neurosci, 2012

8 Parametrar i innerörat ENDOCOCHLEÄRA POTENTIALER 15 NOVEMBER K + INRE HÅRCELLER YTTRE HÅRCELLER

9 15 NOVEMBER Hörselnedsättning Sensorineural hörselnedsättning (cochleär nedsättning) - Skada på sensoriska celler (inre och yttre hårceller), på neuroner (hörselnerv), eller stria vascularis (Endocochleära potentialer). Skada på följande strukturer ger hörselproblem Yttre hårceller: reducerad förstärkning av svaga signaler (kan inte höra svaga ljud), reducerad temporal and spektral upplösning (svårigheter att höra i bullriga miljöer, när det finns andra röster, hög efterklang, eller snabbt tal). Inre hårceller: Omvandling av vibrationer till neural information. Färre (eller inga) impulser till hjärnan. Endocochleära potentialer: Batteriet som driver innerörat. Reducerad förstärkning och funktion av sensoriska cellerna. Nedsatt temporal information i den neurala signalen. Stenfelt & Rönnberg, Scand J Psychol, 2009

10 15 NOVEMBER Dold hörselnedsättning Stavsynapser Ganglionceller J Neurosci. Aug 21, 2013; 33(34):

11 15 NOVEMBER Perceptuell påverkan från förlorade stavsynapser Liten påverkan på audiogrammet (tontrösklar), därav namnet dold hörselnedsättning. Påverkar låghastighetsfibrer, dvs neuroner som kodar övertröskliga signaler. Reducerad naturtrogenhet av signalen. Tidsinformation förloras vilket orsakar brusig neural representation. Personer med dold hörselnedsättning förväntas ha sämre taluppfattning än vad som förväntas från audiogrammet Oxenham, Trends Hear, 2016

12 15 NOVEMBER Skillnad mellan bullerskada och presbyacusis Hjärnstamssvar, våg V Magnitud re fördröjning av våg V NH NIHL Amplitude [nv] ARHL En tolkning av resultatet är att försämrad synkronisitet av de neurala pulserna leder till lägre amplitude av hjärnstamsvågorna Time [ms] Saremi & Stenfelt, J Acoust Soc Am, 2013

13 15 NOVEMBER Hörtrösklar Bullerskada Metabol presbyacusis Hörtrösklar baserade på modellberäkningar för bullerskada och presbyacusis från försämrade endocochleära potentialer. Saremi & Stenfelt, J Acoust Soc Am, 2013

14 15 NOVEMBER Prediktioner Cochleär skada Yttre hårceller Nedsatt temporal och spektral upplösning (ökad spektral och temporal maskering) Svårighet att tolka spektrala och temporala mönster Inexakt fonologisk representation Frekvenstransponering (offfrequency coding) Fonemförväxling (påverkar vokaler då formanter feltolkas) Inre hårceller Dold hörselnedsättning Endocochleära potentialer Finstruktur (övertröskliga nivåer) Osynkron excitering Ökat internt brus Förlorad tidlåsning, korsspektrum, problem med snabba förlopp Problem att tolka konsonanter, auditory scene analysis Stenfelt & Rönnberg, Scand J Psychol, 2009

15 15 NOVEMBER N200-studien Syftet är att studera och visa kausala samband mellan auditiva funktioner, kognitiva funktioner, och påverkan av hörapparater (signalbehandling) på taluppfattning i brusiga miljöer (olika typer av brus). Både hörsel och kognitiva funktioner påverkas av ålder, så studien involverar primärt äldre personer. Syftet är att testa 200 deltagare indelade i tre matchade grupper (totalt 600 deltagare) Grupp 1: 200 deltagare med hörselnedsättning som använder hörapparat (slutförd 2015) Grupp 2: 200 deltagare med (nästan) normal hörselfunktion (slutförd 2017) Grupp 3: 200 deltagare med mild hörselnedsättning som inte använder hörapparat (ca 120 deltagare 2017) Studien är longitudinell med 3 planerade testtillfällen med 4 års intervall (T2 för grupp 1 pågår)

16 15 NOVEMBER Tester Datainsamlingen sker i 4 områden 1. Generella bakgrundsdata (ålder, kön, utbildning, synskärpa, etc) 2. Hörselfunktion (förmåga att höra och processa ljud) 3. Kognitiva funktioner (fonologi, arbetsminne, exekutiva funktioner, etc) 4. Resultat (taluppfattning, uppskattning [frågeformulär])

17 15 NOVEMBER Hörseltester Test Mäter 1. Tonaudiometri: Luft och bentrösklar Känslighet 2. Bredbandstympanometri Mellanörestatus 3. TEN-HL: Maskerade trösklar vid 0.5, 1, 2 and 4 khz Funktion: Inre hårceller 4. DPOAE vid 1, 2 and 4 khz och vid 40, 50 and 60 db SPL Funktion: Yttre hårceller 5. Temporal finstruktur (TFS-LF): 2WFC-interaural phase shift Förmåga att använda tonhöjd 6. Spectro-temporal modulation: 2WFC-modulated sound Detektera modulation 7. FB-ord: CVC ord i tyst taldiskrimination Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

18 15 NOVEMBER Kognitiva test 1. Fonologiska test 2. Semantiskt långtidsminne åtkomsttid 3. Arbetsminnestest 4. Exekutivafunktioner och slutledningsförmåga 5. Generella kognitiva funktioner Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

19 15 NOVEMBER Fonologiska test Test Mäter 1. Konsonant identifikation Tidig fonemidentifikation 2. Vokalidentifikation Tidig fonemidentifikation 3. Vokalduration: 2WFC Durationsdiskriminering 4. Rimord: Avgör om visuellt presenterade ord rimmar Fonologisk bearbetning Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

20 15 NOVEMBER Långtidsminne och generella kognitiva funktioner Semantiskt långtidsminne åtkomsttid Test 1. Fysisk jämförelse: Är två visuellt presenterade bokstäver identiska Measuring LTM åtkomsttid 2. Lexikal slutledning: Utgör tre bokstäver ett riktigt ord? Lexikal åtkomsttid Generalla kognitiva funktioner Test Mäter 1. Mini mental state examination (MMSE) Demens 2. Snabb namngivning: Nämn form och färg av visuella stimuli Kognitiv hastighet och demens 3. Raven: visuella mönster Ick-verbalt IQ Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

21 15 NOVEMBER Arbetsminneskapacitet Test Mäter 1. Non-ord hågkomst: repetera lista av non-ord WM baserad fonologisk bearbetning 2. Reading span: Är den visuellt presenterade meningen meningsfull och repetera lista med ord 3. Semantiskt ord-par: vilket (1 av 2) visuellt presenterade objekt är levande samt återge lista av ord 4. Visuo-spatial WM: Avgör likformighet av två ellipsoider och kom ihåg spatiala positionen WM, simultan lagring och bearbetning WM kapacitet (bearbetning och lagring) Icke-verbalt WM Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

22 15 NOVEMBER Exekutiva funktioner och slutledning Test 1. Shifting: Nummer-bokstavspar består av udda/jämt nummer och versal eller gemen 2. Updating: Återge de sista ordet presenterad i 4 av 6 kategorier Mäter Förändringsförmåga Uppdateringsförmåga 3. Inhibition: Svara på all siffror utan 3 Undertryckningsförmåga 4. Text reception threshold: Återge visuellt presenterad mening som maskeras av streck 5. meningsavslutning: Fyll i ord så att meningen blir fullständig 6. Logical inference-making: Svara på en fråga med hjälp av två påståenden Tröskel av maskerad text Kontextbunden verbal slutledningsförmåga Textbaserad slutledningsförmåga Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

23 15 NOVEMBER Resultatmått Test 1. Hearing In Noise Test (HINT): Återge auditiva meningar i brus 2. Hagerman meningar: Återge auditiva meningar i olika brus och signalbehandling 3. Samuelsson & Rönnberg: Återge auditiva meningar i brus presenterade auditivt eller audiovisuellt, med och utan kontextuell information 4. Auditory interference making: Svara på textbaserad fråga med hjälp av auditiva påståenden i brus 5. Speech, Spatial and Qualities of hearing scale (SSQ): Frågeformulär Mäter Taluppfattning i brus (50%) Taluppfattning i brus (50%, 80%) Kontextuellt påverkad taluppfattning i brus Text och auditiv slutledningsförmåga Frågeformulär om taluppfattning, spatial hörsel och ljudegenskaper *Testad med 2 brustyper (stationärt och 4-personers babble) och med 3 typer av signalbehandling(ingen, snabb kompression, Icke-ideal binär masking) Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

24 15 NOVEMBER Resultat Enbart data från grupp 1, T1 är tillgängliga vid denna tidpunkt Medelålder: 61,0 år (SD:8,4, mellan 33 och 80 år) Män: 114, Kvinnor: 86 Egenrapporterat hörselproblem i 14,8 år (SD:12,4, mellan 1,5 och 67 år) Hörapparatbärare i 6,7 år (SD:6.6, mellan 1 och 45 år). Utbildning: 13,4 år Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

25 15 NOVEMBER Hörapparatförstärkning Ett master hearing aid system baserad på Oticon Epoq Linjär förstärkning Snabb kompression: Attacktid 10 ms, CR=2 Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

26 15 NOVEMBER Taluppfattning vs hörtrösklar (bästa örat) HINT = *PTA

27 15 NOVEMBER Varians av tal-i-brus resultaten Avvikelse från predikterat tal-i-brus resultat baserat på TMV

28 15 NOVEMBER Taluppfattning predikterad av Speech intelligibility index (SII) Bernstein et al, Trends Hear, 2016

29 15 NOVEMBER Prediktion av taluppfattning STM Audiogram Age STM measure Combined Bernstein et al, Trends Hear, 2016

30 15 NOVEMBER Hur kan vi förklara taluppfattning? Ett första försök att förklara resultaten användes faktoranalys för att förklara samband mellan resultaten och mätningarna Nivå 1 faktorer Hörsel - PTA - TEN HL - DPOAE - TFS-LF - STM - FB-ord Kognition - Fonologi - Hastighet - Arbetsminne - Exekutiva funktioner - Gen. kognitiva funktioner Resultat - HINT - Hagerman - Samuelsson & Rönnberg - AIM - SSQ Endast en komposit för varje faktor Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

31 OUTCOME COGNITION HEARING Stefan Stenfelt 15 NOVEMBER Faktor analys Factor TEMPORAL FINE SENSITIVITY STRUC PTA TEN HL DPOAE TFS-LF STM PB words Nivå 1 Nivå 2 COGNITION Phonology 0.59 Speed 0.53 WM 0.63 Executive func 0.92 General cog func 0.43 CONTEXT NO CONTEXT HINT Hagerman S&R AIM SSQ Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

32 15 NOVEMBER Korrelationer mellan nivå 2 faktorer Hörsel SENSITIVITY TEMPORAL CONTEXT Resultat NO CONTEXT COGNITION SENSITIVITY TEMPORAL CONTEXT 0.33 Rönnberg et al, Int J Audiol, 2016

33 15 NOVEMBER %Taluppfattning, signalbehandling

34 15 NOVEMBER % Taluppfattning, Signalbehandling

35 15 NOVEMBER Sammanfattning Det finns en stor variation i förmågan att höra tal i brus som bara delvis kan förklaras av storleken på hörselnedsättningen. En anledning till den låga korrelationen mellan hörtrösklar och förmåga att höra tal-i-brus är att en hörselnedsättning är multifaktorell och påverkar övertröskliga neurala processer som inte påverkar hörtrösklar. En anna anledning till den låga korrelationen mellan hörtrösklar och tal-ibrus är att olika kognitiva egenskaper kan påverka förmågan att höra och uppfatta tal i svåra situationer. När PTA, ålder och förmågan att processa lågfrekventa spektralatemporala modulationer inkluderas kan nära 50% av variansen taluppfattning i brus förklaras.

36 15 NOVEMBER N200 - sammanfattning Hörseltesterna resulterade i två faktorer känslighet (sensitivity) och temporal processing (temporal fine structure) De kognitiva mätningarna resulterade i en generell kognitiv faktor. Resultaten gav en faktor med kontext (HINT och S&R) och en faktor utan kontext (Hagerman meningar). Korrelationen mellan nivå-2 faktorerna visar att hörsel och kognition är mindre viktigt då det finns kontext i talmaterialet medan de blir viktiga när det saknas kontext.

37 15 NOVEMBER Hörapparatsignalbehandling - sammanfattning Den linjär förstärkningen garanterade hörbarhet av talet. Jämfört med linjär förstärkning, brusredusering (icke-ideal binär maskering) gav bättre taluppfattning oberoende om bruset var modulerat eller inte. Snabb kompression ger något sämre taluppfattning jämfört med linjär förstärkning.

38