Kognition - en viktig pusselbit i hörselrehabiliteringen

Institutionen för neurovetenskap enheten för logopedi Kognition - en viktig pusselbit i hörselrehabiliteringen Daniel Axberg, Ylva Karlman Hörselnedsättningar: Kognition, Kommunikation, Intervention 7.5 hp, VT 2016 1

Sammanfattning Det är välkänt att kognition har en betydande roll för hur vi uppfattar tal. Inom hörselrehabilitering arbetar hörselpedagoger bland annat med att ge information om vikten av god akustik och hörseltekniska hjälpmedel vilket syftar till att förbättra talperceptionen i olika situationer. Föreliggande PM syftar till att utreda hur dessa insatser kan bidra till att bibehålla patienters kognitiva funktioner. Mer specifikt var målet att undersöka hur hörselnedsättning påverkar arbets- och långtidsminnet samt vilken roll akustik och patientens kognitiva förmågor har på talperception. Författarna har även tittat på sambandet mellan hörselnedsättning och demens. Med utgångpunkt i kurslitteratur och föreläsningar genomfördes riktade sökningar på PubMed. Av resultatet framgår att kognitiva funktioner påverkas negativt av en hörselnedsättning. Den akustiska miljön och individens kognitiva förmåga påverkar möjligheten att uppfatta tal och att minnas. Även samband mellan hörselnedsättning och demens finns. Författarna drar slutsatsen att hörselrehabilitering kan bidra till att bibehålla patienters kognitiva funktioner, både ur ett kort- och långsiktigt perspektiv. Detta är ingen nyhet, men behöver medvetandegöras bland yrkesgrupper inom hörselrehabiliteringen. Vidare forskning behövs, bland annat för att undersöka hur hörselrehabilitering i högre grad ska använda sig av kognitiva parametrar i bedömning, behandling och uppföljning. 2

Introduktion Hörseltekniska hjälpmedel och information om vinsterna med god akustik är en stor del i den kliniska vardagen för hörselpedagoger. Dessa insatser syftar till att förbättra talperceptionen i olika situationer. Av de faktorer som påverkar talperceptionen har författarna därför valt att avgränsa sig till två områden, nämligen rumsakustik och kognitiva faktorer. Det är ett medvetet val att föreliggande PM har en bred ingång utan fokus på en specifik åldersgrupp. Det bör även tas i beaktande att detta PM inte syftar till en fördjupning i kognition, talperception, rumsakustik och demens utan snarare att belysa dessa variablers relevans för hörselrehabiliterande insatser. Bakgrund Hörselrehabilitering Socialstyrelsen (2012) definierar i sin rapport basal hörselrehabilitering som utprovning och anpassning av hörapparater. Fördjupad hörselrehabilitering kräver ofta insatser från flera kompetenser och pågår under en längre tid. Insatserna kan vara av både medicinsk, teknisk, pedagogisk, psykologisk och social karaktär. Det kan handla om att förmedla kunskap om hörselnedsättningen, lära ut hörselstrategier, kommunikationsträning, ge information om tolkanvändning, röst- och talvård, hörapparater, hörseltekniska hjälpmedel, fysisk aktivitet, socialt och psykologiskt stöd samt stöd till anhöriga (Socialstyrelsen, 2012). Från öra till hjärnan Den fysiologiska förklaringen till hur vi hör och uppfattar ljud kan sammanfattas i ljudvågor som når ytterörat och transporteras och förstärks i hörselgången in till trumhinnan och mellanörat via mekanisk vibration. Det är först när vibrationen når hårcellerna i den vätskefyllda snäckan som signalen blir elektriska impulser vilka fortleds via hörselnerven in till hörselcentrum i hjärnan. Den tonotopiska strukturen i innerörat, det vill säga frekvensuppsättningens platsprincip, behålls även när signalen når de centrala hörselbanorna. Detta sker när hörselnerven tar vid efter att hårcellerna i snäckan exciterats. I hörselnerven analyseras signalen längs en rad olika stationer från hjärnstamsnivå till cortex. Signalens information om ljudkällans intensitet och rörelse analyseras och bearbetas. I inferior colliculi (hörselkärnorna i övre delen av hjärnstammen) tillkommer övriga sensoriska input, och 3

multisensorisk integration äger rum. När signalen från centrala hörselbanorna når temporaloch parietalloben kan ord, melodi osv identifieras och här bildas även en helhetsuppfattning av miljön i samspel med de andra sensoriska systemen (Plack, 2014). Denna processbeskrivning kallas bottom-up och handlar om signalens akustiska och fonetiska egenskaper, till skillnad från top-down där bearbetningen av information är associerad med kognitiva resurser för att kunna rikta uppmärksamheten i syfte att avkoda den fonologiska informationen, dvs. ljudstrukturen i det talade språket (Stenfelt & Rönnberg, 2009). Rönnberg sammanfattar detta som att vi hör med örat men lyssnar med hjärnan (Linköping, 2014). Talperception Med vår förmåga till talperception får vi reda på budskapet som talaren framför genom auditiv och visuell input. Vi använder således både informationen från det vi hör och det vi ser, exempelvis läpprörelser och ansiktsuttryck. I den auditiva signalen bidrar dels prosodiska egenskaper, rytm, betoning och intonation, och dels de språkliga formatet med semantiskt innehåll. Personer med nedsatt hörsel använder i högre grad än normalhörande den visuella delen av talperceptionen vid kommunikation ansikte mot ansikte. Talperception är ett abstrakt teoretiskt konstrukt och kan således inte mätas på ett absolut sätt (Mendel, 2008). En mängd talaudiometriska tester används emellertid för att belysa hur patienten uppfattar tal på olika nivåer. Audionomen noterar då antalet korrekt uppfattade talenheter (ex. fonem, stavelser, ord, meningar). Vid klinisk talaudiometri används olika parametrar beroende på frågeställning exempelvis talsignalens ljudnivå, signal-brus-förhållande, frekvensområde, förvrängning och talhastighet. En viktig faktor som bidrar till att talperception sker problemfritt i de allra flesta situationer är redundans. Redundans innebär att vi via det perifera hörselsystemet tar emot och hanterar mer information än vad som behövs för att urskilja de nödvändiga talelementen. Faktorer som påverkar är talarens egenskaper och rummets akustik (yttre redundans). Vidare påverkar också hörselns fysiologiska egenskaper samt språkliga, psykologiska, kognitiva förmågor hos lyssnaren (inre redundans). När både den yttre- och inre redundansen avtar, minskar chansen att uppfatta tal korrekt. Nedsatt talperception kompenserar vi genom att gissa, vilket baseras på sammanhanget i situationen, vårt ordförråd och på våra kognitiva färdigheter. Det kan resultera i en ökad osäkerhet om vi hört rätt vilket förutsätter extra koncentration och uppmärksamhet (Arlinger, 2007). 4

Kognition Kognition definieras idag som olika intellektuella processer som exempelvis uppmärksamhet, perception, lärande, minne, språk, problemlösning, resonerande och tänkande (Eysenck & Keane, 2005). En viktig kognitiv funktion för talperception är arbetsminnet (Linköping, 2014) Redan på 70-talet intresserade sig Baddeley och Hitch för arbetsminnet och började utvecklade en arbetsminnesmodell (Baddeley, 1983). Modellen har bidragit till att andra forskare kunnat utveckla kunskap om viktiga kognitiva förmågor och är idag den mest accepterade arbetsminnesmodellen i världen (Baddeley, 2001). Baddeley (2000) delar in arbetsminnet i fyra komponenter: den fonologiska loopen (som hanterar auditivt stimuli), det visouspatiala skissblocket (som hanterar visuellt stimuli), den episodiska bufferten (som överför information till långtidsminnet) och centralexekutiven (som dirigerar vilket av systemen som bör utföra en viss uppgift). Centralexekutiven anses vara den viktigaste komponenten i modellen och styr över de två slavsystemen; den fonologis loopen och det visouspatiala skissblocket. Demens Kriterierna för en demensdiagnos innebär att det dagliga livet påverkas på grund av nedsatta kognitiva funktioner exempelvis minnesförmåga, förändrad personlighet och beteende. Dessutom krävs att symptomen förekommer i minst sex månader (Melin, 1999). I Sverige finns ca 160 000 personer med demenssjukdom. Drygt 25 000 personer insjuknar varje år och lika många dör med en demenssjukdom. Med stigande ålder ökar risken att insjukna. Av alla som är 65 år och äldre har åtta procent en demenssjukdom och av dem som är 90 år eller äldre är nästan hälften drabbade. Personer med demenssjukdom förväntas fram till år 2050 nästan fördubblas i takt med att fler uppnår en högre ålder. Detta medför en stor utmaning för samhället då kostnaderna för vård och omsorg beräknas uppgå till drygt 50 miljarder kronor (Socialstyrelsen, 2014). Rumsakustik Rumsakustik beskriver hur ljud beter sig i ett rum (Grondzik & Kwok, 2014). Vid mätning av brus i olika miljöer anges bland annat signal- brusförhållande eller Signal-to-Noise Ratio (SNR). Med detta avses talsignalens styrka i förhållande till bruset, exempelvis hur ljudet från kollegor som samtalar eller oljud från ventilation förhåller sig styrkemässigt till talsignalen. 5

Även efterklangstid har stor inverkan på rummets akustik, vilket definieras som den tid det tar för ljudtrycksnivån att sjunka 60 db efter att en ljudkälla har stängts av (Ljung, 2010). Syfte Syftet i föreliggande PM är att studera hur hörselrehabilitering kan bidra till att bibehålla patienters kognitiva funktioner. Frågeställningar 1. Hur påverkas arbets- och långtidsminnet av en hörselnedsättning? 2. Hur påverkar rumsakustik förmågan att uppfatta och minnas? 3. Hur ser sambandet ut mellan hörselnedsättning och demens? Material och metod Med utgångspunkt i kurslitteratur och föreläsningar genomfördes riktade sökningar på PubMed. Detta genererade en fördjupning i fem artiklar: Lin m.fl., (2011), Lunner, (2003), Lunner, (2010), Rönnberg m.fl., (2008), Smeds m.fl., (2015), samt en doktorsavhandling (Ljung, 2010). Ytterligare material med kopplingar till syftet har även inhämtats via andra kunskapsbanker. Resultat Hörselnedsättning belastar arbetsminnet För att bättre förstå hur hörselfunktionen och hörapparatsanvändande samverkar med kognitiva funktioner, måste flera frågor beaktas så som arbetsminneskapacitet, hörselnedsättningens omfattning, ålder, verbal informationsbearbetningshastighet (eng. processing speed) och signalbehandlingen i hörapparaterna (Lunner, 2003). Ease of Language Understandning (ELU) är en modell som försöker beskriva arbetsminnets funktion vid språkförståelse. Mer specifikt syftar ELU-modellen att beskriva och förutsäga det dynamiska förhållandet mellan kognitiva processer som sker antingen med ansträngning (explicit) eller utan ansträngning (implicit). Modellen fokuserar särskilt på förhållanden med dåligt upplevda- och framförda språkliga signaler. Vid god hörsel hos lyssnaren, bra akustisk 6

miljö samt en tydlig talare bearbetas signalen snabbt och implicit. Detta sker genom att fonetiska egenskaper tolkas obehindrat och ger omedelbar lexikal tillgång ur långtidsminnet. Vid en förvrängd ljudsignal (t ex hörselnedsättning, olämplig signalbehandling i hörseltekniska hjälpmedel eller i bullriga miljöer) kopplas däremot explicita processer in som upptar mer kapacitet av arbetsminnet. En hörselnedsättning medför således att arbetsminnet får arbeta hårdare. Om det dessutom är en bullrig miljö ställs ännu högre krav på att kunna inhibera oviktiga ljudintryck och sortera ut vad som är viktigt att registrera (Rönnberg m.fl., 2008). Vid ökad arbetsminnesbelastning, som hörselnedsättningen medför, minskar förmågan att lagra information i långtidsminnet (Lunner, 2010). Rumsakustik påverkar inlärningen I en doktorsavhandling av Ljung (2010), som bygger på fyra studier där 32 deltagare med normal hörsel ingick, undersöktes hur minne och inlärning påverkades av dels lågt signalbrus-förhållande och dels lång efterklangstid. De ljudstimuli som deltagarna fick lyssna på hade spelats in i befintliga klassrum; ett med mycket bra ljudmiljö och ett med bristfällig ljudmiljö. Deltagarna fick lyssna på ordlistor och meningar som framfördes med och utan bakgrundsbrus samt med kort respektive lång efterklangstid. Av slutsatsen framgår att talad information måste uppfattas utan större ansträngning för en god inlärning. Det är således inte tillräckligt att bara höra vad som sägs för att komma ihåg vad som har sagts. Det är därför av stor vikt att ta hänsyn till ljudmiljön vid situationer där kommunikation och inlärning är centralt (Ljung, 2010). Antagandet att högre krav ställs på arbetsminnet vid lyssnande på tal i hög bakgrundsbrusnivå och/eller med lång efterklang (Ljung, 2010) stämmer bra överens med ELU-modellen. En förvrängd ljudsignal, som är fallet exempelvis i bullriga miljöer, beskrivs nämligen uppta mer kapacitet av arbetsminnet. Personer med hög kognitiv förmåga har dock lättare att minnas även i miljöer med störande bakgrundsljud (Rönnberg m.fl., 2008). Vid normalt sammanhängande tal har talet en styrkenivå på 60-65 db och bullret cirka 55 db. Vid dessa förhållanden uppfattas normalt 95 procent av talet vilket anses acceptabelt för fungerande talkommunikation. Detta gäller under följande förutsättningar: talaren står på ca en meters avstånd framför talaren, har samma modersmål som lyssnaren samt att lyssnaren har normal hörsel och är i åldersintervallet cirka 15-55 år. Vid en hörselnedsättning behöver SNR öka cirka 10 db för en god talperception (Arlinger, 1999). 7

Olika akustiska förhållanden påverkar hörapparatens effekter Buller och efterklangstid kan ge problem då ljudsignalen stimulerar fel frekvensområde i basilarmembranet, dvs. information som inte är relaterad till det språkliga innehållet skapar elektriska impulser och stör den kritiska informationen. Detta leder till en förvrängning vid elektronisk talöverföring som exempelvis vid användande av hörapparat (Andersson, 2007). Teknik som finns i moderna hörapparater Noise reduction bygger på algoritmer som är beroende av det SNR som man befinner sig i och är mest framgångsrik i miljöer där bruset är starkare än signalen. Dessvärre gör den liten eller ingen skillnad i positiva SNR, det vill säga i situationer där signalen är starkare än bruset vilket Smeds m.fl., (2015) poängterar. I studien av Smeds m.fl. studerades vilket SNR personer med hörselnedsättning befinner sig i. De undersökte signal- och brusförhållandet i vardagliga aktiviteter hos tjugo personer med hörselnedsättning i åldrarna 18-81 år. Resultatet visade att studiepopulationen oftast är i situationer med positivt SNR. I sociala situationer där fler talar samtidigt var SNR ungefär 5 db, vilket innebär att signalen är 5 db starkare än bruset (Smeds m.fl., 2015). Samband mellan hörselnedsättning och demens Ett flertal forskare visar i sina studier att hörselnedsättning är associerad med demens. Orsakerna spåras till den minskade hörselstimulansen och hindren i sociala situationer som hörselnedsättningen ger (Ives m.fl., 1995; Uhlman m.fl., 1989; Linköpings universitet, 2014). En prospektiv studie (Lin m.fl., 2011) genomförd inom studien Baltimore Longitudinal Study Of Aging", bekräftar också det starka sambandet mellan hörselnedsättning och demens. Studiepopulationen utgjordes av 639 personer i åldern 36-90 år utan tidigare diagnostiserad demens eller annan kognitiv nedsättning och pågick i 12 år. Resultaten visade att risken för demens ökade linjärt med graden av hörselnedsättning och att demens var associerad med hörselnedsättning i en tredjedel av fallen för deltagare över 60 år. Hörapparatanvändandet visade sig förvånansvärt nog inte reducera risken för demens, men det var dock oklart hur användandet sett ut, vilket kan förklara de uteblivna sambanden. Lin m.fl., (2011) är dock tydliga med att det är svårt att dra slutsatsen i vilken riktning associationerna mellan hörselnedsättning och demens går. Dvs. huruvida hörselnedsättningen endast är ett tidigt tecken på demens eller om det är en riskfaktor som kan bidra till utveckling av demens. Diskussion Studier visar att kognitiva funktioner påverkas negativt av en hörselnedsättning, både ett i kort- och långsiktigt perspektiv (Lin m.fl., 2011; Lunner, 2003; Rönnberg m.fl., 2008). 8

Nedsatt hörsel innebär en ökad belastning på arbetsminnet vilket bland annat påverkar förmågan till att minnas och lära sig (Rönnberg m.fl., 2008). Om det dessutom är en bullrig miljö, exempelvis till följd av dålig akustik, blir förutsättningarna för att uppfatta tal ännu sämre (Ljung, 2010), i synnerhet för hörapparatanvändare (Andersson, 2007). Detta tyder på att hörselrehabiliteringen har en betydelsefull roll, dels i att informera skolor och arbetsplatser om vinsterna med god akustik och dels vid förskrivning av hörseltekniska hjälpmedel. Författarna vill framhålla att hörseltekniska hjälpmedel sammankopplat med hörapparater bidrar till att förbättra signal- brusförhållandet och därmed minskar arbetsminnesbelastningen. Ett viktigt resultat som framkommit ur studien av Smeds et al. (2015) var att personer med hörselnedsättning oftast befinner sig i positiva SNR och att hörapparaters brusreduktion gör ingen- eller liten skillnad i sådana förhållanden. Ytterligare studier behöver genomföras på normalhörande personer för att jämföra SNR i vardagliga aktiviteter. Detta för att utesluta att SNR avgörs av att personer med hörselnedsättning undviker besvärliga hörselsituationer, som sociala sammanhang. Hörselnedsättning kan också påverka kognitiva funktioner negativt i ett långsiktigt perspektiv (Ives m.fl., 1995, Uhlman fl 1986, Lin m.fl., 2011; Linköpings universitet, 2014). Det talar för att hörselrehabiliterande insatser inte bara har en viktig funktion för människors förmåga att fungera i livet här och nu men att det också kan ha en långsiktig negativ effekt. En fundering är om hörapparatanvändande och användande av hörseltekniska hjälpmedel skulle öka om patientens kognitiva funktioner hade bedömts mer utförligt. En mer korrekt bedömning av patientens kognitiva funktioner hade kanske påverkat utprovning, information och uppföljning av hjälpmedlen och tillgodosett patientens behov i högre grad. Denna hypotes stärks av Lunners studie (2003) som visade att kognition är en viktig parameter för användande av hörapparater. Det vore eftersträvansvärt med en sammanställning av studier som belyser hörselrehabiliterande insatser ur ett vidare perspektiv än enbart över hörapparatanvändandet. Slutsats Att kognition har en betydelsefull roll för talperceptionen är känt sedan tidigare men författarna har i denna rapport medvetandegjort dess relevans inom hörselrehabilitering. Det behövs mer forskning för att undersöka det komplexa förhållandet mellan kognition och talperception samt hur hörselrehabiliteringen, i högre grad, ska använda sig av kognitiva parametrar i bedömning, behandling och uppföljning. Det behövs också mer forskning för att 9

besvara om och i så fall hur hörselrehabilitering kan minska risken för demens och vilka insatser som i så fall har störst effekt. Referenser Andersson, G. & Arlinger, S. (red.) (2007). Nordisk lärobok i audiologi. (1. uppl.) Bromma: CA Tegnér. Arlinger, S. (1999). Störning av talkommunikation. I Landström, U. (Red.), Störande buller: Kunskapsöversikt för kriteriedokumentation (s. 28-43). Arbetslivsinstitutet: Stockholm. Hämtad från https://gupea.ub.gu.se/bitstream/2077/4203/1/ah1999_27.pdf Baddeley, A., D. (1983). Minnet: en bruksanvisning. Stockholm: Natur och kultur. Baddeley, A., D. (2000). The episodic buffer: a new component of working memory? Trends in Cognitive Sciences, 4(11), 417-423. Baddeley, A., D. (2001). Is working memoey still working? American Psychologis, 56(11), 851-864. doi:10.1037/0003-066x.56.11.851 Eysenck, M. W., & Keane, M. T. (2005). Cognitive psychology. A student's handbook. (5th Edition). USA and Canada: Psychology press. Grondzik, W.T. & Kwok, A.G. (2014). Mechanical and Electrical Equipment for Buildings, (12th Edition). John Wiley & Sons. Ives, D. G., Bonino. P., Traven, N. D., Kuller, L. H. (1995). Characteristics and comorbidities of rural older adults with hearing impairment. Journal of the American Geriatrics Society, 43(7), 803-806. doi: 10.1111/j.1532-5415.1995.tb07056.x Lin, F. R., Metter, E. J., O Brien, R. J., Resnick, S. M., Zonderman, A. B., & Ferrucci, L. (2011). Hearing loss and incidend dementia. Arch Neurol, 68(2), 214-220. doi:10.1001/archneurol.2010.362. 10

Linköpings universitet (2014). Kognitiv hörselvetenskap: Vi hör med örat med lyssnar med hjärnan [Video]. Hämtad från https://www.youtube.com/watch?v=nzikcpz7gg8 Ljung, R. (2010). Room Acoustics and Cognitive Load when Listening to Speech. (Doktorsavhandling). Luleå tekniska universitet, Luleå. Hämtad från http://pure.ltu.se/portal/files/4667355/robert_ljung_doc2010.pdf Lunner, T. (2003). Cognitive function in relation to hearing aid use. International Journal of Audiology, 42(1), 49 58. doi: 10.3109/14992020309074624 Lunner, T. (2010). Designing HA signal processing to reduce demand on working memory. The Hearing Journal, 63(8), 28, 30-31. doi: 10.1097/01.HJ.0000387927.59980.10 Melin, E. (1999). Handbok i demens. Stockholm: Kommentus. Mendel, L. L. (2008). Current considerations in pediatric speech audiometry. International Journal of Audiology, 47(9), 546-553. doi: 10.1080/14992020802252261 Plack, C. J. (2014). The sense of hearing. (Second edition.) New York: Psychology Press, Taylor & Francis Group. Rönnberg J., Rudner M., Foo C., Lunner T. (2008). Cognition counts: a working memory system for ease of language understanding (ELU). International Journal of Audiolog, 47(2), 99 105. doi: 10.1080/14992020802301167. Smeds, K., Wolters, F., Rung, M. (2015). Estimation of signal-to-noise ratios in realistic sound scenarios. Journal of the American Academy of Audiology, 26(2), 183-96. doi: 10.3766/jaaa.26.2.7. Socialstyrelsen. (2012). Rehabilitering för vuxna med syn- eller hörselnedsättning - Landstingens habiliterings- och rehabiliteringsinsatser. Stockholm: Socialstyrelsen. Hämtad 11

från http://www.socialstyrelsen.se/lists/artikelkatalog/attachments/18575/2012-1-25.pdf Socialstyrelsen. (2014). Nationell utvärdering - vård och omsorg vid demenssjukdom 2014: rekommendationer, bedömningar och sammanfattning. Stockholm: Socialstyrelsen. Hämtad från http://www.socialstyrelsen.se/lists/artikelkatalog/attachments/19331/2014-2-4.pdf Stenfelt, S. & Rönnberg, J. (2009). The Signal-Cognition interface: Interactions between degraded auditory signals and cognitive processes. Scandinavian Journal of Psychology, 50: 385-393. doi: 10.1111/j.1467-9450.2009.00748.x. Uhlmann, R. F., Larson, E. B., Rees, T. S., Koepsell, T. D., Duckert, L. G. (1989). Relationship of hearing impairment to dementia and cognitive dysfunction in older adults. The Journal of the American Medical Association, 261(13), 1916-1919. doi:10.1001/jama.1989.03420130084028. 12