Пространственная потеря слуха - Spatial hearing loss

Пространственная потеря слуха
СпециальностьАудиология

Пространственная потеря слуха относится к форме глухота это неспособность использовать пространственные подсказки о том, откуда в космосе исходит звук. Это, в свою очередь, влияет на способность понимать речь в присутствии фонового шума.[1]

Людям с пространственной потерей слуха сложно обрабатывать речь, поступающую с одного направления, и одновременно отфильтровывать «шум», поступающий с других направлений. Исследования показали, что пространственная потеря слуха является ведущей причиной нарушения центральной слуховой обработки (CAPD) у детей. Дети с потерей слуха обычно плохо понимают речь в классе.[1] Пространственная потеря слуха встречается у большинства людей старше 70 лет и иногда может не зависеть от других типов возрастной потери слуха.[2] Как и пресбиакузис, пространственная потеря слуха зависит от возраста. В детстве и во взрослом возрасте это можно рассматривать как пространственное улучшение слуха (когда становится легче слышать речь в шуме), а затем в среднем возрасте и выше начинается пространственная потеря слуха (когда снова становится труднее слышать речь в шуме).

Звуковые потоки, приходящие слева или справа (горизонтальная плоскость), локализуются в первую очередь за счет небольших временных различий одного и того же звука, поступающего в два уха. Звук прямо перед головой слышен одновременно обоими ушами. Звук сбоку от головы слышен примерно через 0,0005 секунды самым удаленным ухом. Примерно через 0,0003 секунды слышен звук на полпути в одну сторону. Это сигнал межуральной разницы во времени (ITD), который измеряется обработкой сигнала в двух центральных слуховых путях, которые начинаются после улитки и проходят через ствол мозга и средний мозг.[3] Некоторые из людей с пространственной потерей слуха неспособны обрабатывать сигналы ITD (низкочастотные).

Звуковые потоки, приходящие из-под головы, над головой и за головой (вертикальная плоскость), снова локализуются посредством обработки сигналов в центральных слуховых путях. Однако на этот раз репликами являются выемки / пики, которые добавляются к звуку, поступающему в уши, за счет сложной формы ушной раковины. К звукам, исходящим снизу, добавляются разные отметки / пики по сравнению со звуками, исходящими сверху, и по сравнению со звуками, исходящими сзади. Наиболее важные метки добавляются к звукам в диапазоне от 4 кГц до 10 кГц.[4] Некоторые из людей с пространственной потерей слуха неспособны обрабатывать сигналы, связанные с ушной раковиной (высокочастотные).

К тому времени, когда представления звукового потока достигают конца слуховых путей, обработка подавления ствола мозга гарантирует, что правый путь несет исключительную ответственность за звуки левого уха, а левый путь - исключительно за звуки правого уха.[5] Таким образом, слуховая кора (АС) правого полушария (сама по себе) несет ответственность за отображение всей слуховой сцены. Информация о правом слуховом полушарии соединяется с информацией о левом полушарии, когда оно проходит через мозолистое тело (CC) - белое вещество мозга, которое соединяет гомологичные области левого и правого полушарий.[6] Некоторые из людей с пространственной потерей слуха неспособны интегрировать слуховые представления левого и правого полушария и, следовательно, не могут поддерживать какое-либо представление слухового пространства.

Представление слухового пространства позволяет уделять внимание (сознательное движение сверху вниз) единственному слуховому потоку. Может быть использован механизм усиления, включающий улучшение речевого потока и подавление любых других речевых потоков и любых шумовых потоков.[7] Может быть использован механизм ингибирования, включающий переменное подавление сигналов от двух улиток.[8] Некоторые люди с пространственной потерей слуха не могут подавить нежелательный звук улитки.

Люди с пространственной потерей слуха не могут точно воспринимать направления, из которых исходят различные звуковые потоки, и их слух больше не является трехмерным (3D). Звуковые потоки сзади могут казаться исходящими спереди. Звуковые потоки слева или справа могут исходить спереди. Механизм усиления нельзя использовать для улучшения интересующего речевого потока от всех других звуковых потоков. Людям с пространственной потерей слуха необходимо, чтобы целевая речь обычно повышалась более чем на 10 дБ при прослушивании речи в фоновом шуме по сравнению с людьми без пространственной потери слуха.[9]

Способность к пространственному слуху обычно начинает развиваться в раннем детстве, а затем продолжает развиваться в раннем взрослом возрасте. После 50 лет пространственный слух начинает снижаться.[10] Проблемы с периферическим слухом и центральным слуховым проходом могут мешать раннему развитию. У некоторых людей по ряду различных причин созревание способности к пространственному слуху на два уха может просто никогда не произойти. Например, длительные эпизоды ушных инфекций, таких как «клещевое ухо», могут значительно замедлить его развитие.[11]

Мозолистое тело

Многие исследования в области нейробиологии способствовали разработке и совершенствованию модели обработки речи. Эта модель показывает сотрудничество между двумя полушариями мозга с асимметричными межполушарными и внутриполушарными связями, соответствующими специализации левого полушария для обработки фонологической информации.[12] Правое полушарие более специализировано для локализации звука,[13] в то время как представление слухового пространства в головном мозге требует интеграции информации из обоих полушарий.[14]

В мозолистое тело (CC) - это главный путь сообщения между двумя полушариями. В зрелом возрасте это большая масса белого вещества, состоящая из пучков волокон, соединяющих белое вещество двух полушарий головного мозга. Его каудальная часть и часть селезенки содержат волокна, которые исходят из первичной и второй слуховой коры, а также из других чувствительных слуховых областей.[15] Транскаллозальная межполушарная передача слуховой информации играет важную роль в пространственных функциях слуха, которые зависят от бинауральных сигналов.[16] Различные исследования показали, что, несмотря на нормальные аудиограммы, дети с известным дефицитом слуховой межполушарной передачи испытывают особые трудности с локализацией звука и пониманием речи в шуме.[17]

ЦК человеческого мозга относительно медленно созревает, и его размер продолжает увеличиваться до четвертого десятилетия жизни. С этого момента он начинает медленно сокращаться.[18] Оценки LiSN-S SRT показывают, что способность понимать речь в шумной обстановке развивается с возрастом, становится взрослой примерно к 18 годам и начинает снижаться в возрасте от 40 до 50 лет.[19]

подлежит уточнению
Плотность СС (и миелинизация) увеличивается в детстве и в раннем взрослом возрасте, достигая пика, а затем снижаясь в течение четвертого десятилетия.
подлежит уточнению
Преимущество пространственного слуха (дБ) продолжает расти в детстве и во взрослом возрасте. Затем он снова начинает уменьшаться в течение четвертой декады.

Роли SOC и MOC

Медиальный оливокохлеарный пучок (МОС) является частью набора ядер ствола мозга, известного как верхний оливарный комплекс (ВОК). MOC иннервирует внешние волосковые клетки улитки, и его активность способна уменьшить ответы базилярной мембраны на звук за счет уменьшения усиления кохлеарного усиления.[20]

В тихая обстановка когда слушается речь одного говорящего, эфферентные пути МОС по существу неактивны. В этом случае единый речевой поток входит в оба уха, и его представление поднимается по двум слуховым путям.[5] Поток поступает как в правую, так и в левую слуховую кору для последующей обработки речи левым полушарием.

В шумная среда эфферентные пути МОС должны быть активными двумя разными способами. Первый - это автоматический ответ на множественные звуковые потоки, поступающие в оба уха, а второй - это нисходящий кортикофугальный ответ, управляемый вниманием. Цель обоих - попытка улучшить отношение сигнал / шум между прослушиваемым речевым потоком и всеми другими звуковыми потоками.[21]

Автоматический ответ включает эфференты МОС, подавляющие выход улитки левого уха. Таким образом, выходной сигнал правого уха является доминирующим, и только потоки правого полушария (с их прямым соединением с областями обработки речи левого полушария) проходят вверх по слуховым путям.[22] У детей недоразвитое мозолистое тело (CC) ни в коем случае не может передавать слуховые потоки, поступающие (из левого уха) в правое полушарие, в левое полушарие.[23]

У взрослых со зрелым КК, управляемое вниманием (сознательное) решение уделить внимание одному конкретному звуковому потоку является спусковым крючком для дальнейшей активности МОС.[24] Трехмерное пространственное представление множества потоков шумной среды (функция правого полушария) позволяет выбрать ухо, которому нужно уделить внимание. Как следствие, эфферентам МОС может быть дана инструкция подавить выходной сигнал правой улитки, а не левой улитки.[8] Если речевой поток, на который обращаются внимание, поступает из левого полушария, он поступает в правое полушарие и получает доступ к обработке речи через CC.

подлежит уточнению
Шумная среда: автоматический ответ MOC заключается в подавлении улитки левого уха, таким образом, отдавая предпочтение звукам, поступающим в правое ухо. Это преимущество правого уха (REA).
подлежит уточнению
Шумная среда: дополнительный ответ, управляемый вниманием, с эффектами MOC, подавляющими улитку правого уха. Предпочтительны звуки, поступающие в левое ухо.

Диагностика

Пространственная потеря слуха может быть диагностирована с помощью теста «Прослушивание в пространственном шуме - предложения» (LiSN-S),[25] который был разработан для оценки способностей детей с центральное нарушение обработки слуха (CAPD) понимать речь в фоновый шум. LiSN-S позволяет аудиологи чтобы измерить, насколько хорошо человек использует пространственную информацию (и информацию о высоте тона), чтобы понимать речь в шуме. Было обнаружено, что неспособность использовать пространственную информацию является основной причиной CAPD у детей.[1]

Участники теста повторяют серию целевых предложений, которые предъявляются одновременно с конкурирующей речью. Порог приема речи слушателя (SRT) для целевых предложений вычисляется с использованием адаптивной процедуры. Цели воспринимаются как исходящие впереди слушателя, в то время как факторы, отвлекающие внимание, различаются в зависимости от того, где они воспринимаются в пространстве (прямо перед слушателем или по обе стороны от него). Голосовая принадлежность отвлекающих факторов также варьируется (такая же, как у говорящего целевых предложений, либо отличается от него).[25]

Производительность LISN-S оценивается путем сравнения характеристик слушателей в четырех условиях прослушивания, генерируя два показателя SRT и три показателя «преимущества». Показатели преимущества представляют собой выигрыш в дБ, полученный, когда слушателю доступны либо говорящий, либо пространственный, либо и говорящий, и пространственные реплики. Использование критериев преимущества сводит к минимуму влияние навыков более высокого порядка на выполнение теста.[1] Это служит для контроля неизбежных различий, которые существуют между людьми в таких функциях, как язык или память.

Дихотические тесты на слушание может использоваться для измерения эффективности контроля внимания за кохлеарным торможением и межполушарной передачи слуховой информации. Качество дихотического слушания обычно увеличивается (а преимущество правого уха уменьшается) с развитием мозолистого тела (CC), достигая пика до четвертого десятилетия. В среднем и старшем возрасте слуховая система стареет, CC уменьшается в размерах, и дихотическое слушание ухудшается, в первую очередь в левом ухе.[26] Тесты на дихотическое слушание обычно включают два разных слуховых стимула (обычно речь), предъявляемые одновременно, по одному на каждое ухо, с помощью наушников. Участников просят прочесть одно или (в тесте с разделенным вниманием) оба сообщения.[27]

Активность медиального оливокохлеарного пучка (МОС) и его ингибирование кохлеарного усиления можно измерить с помощью метода регистрации отоакустической эмиссии продукта искажения (DPOE). Это включает в себя контралатеральное представление широкополосного шума и измерение как амплитуд DPOAE, так и задержки начала подавления DPOAE. На подавление DPOAE значительно влияет возраст, и примерно к 50 годам его становится трудно обнаружить.[28]

tbd
Преимущество пространственного слуха (дБ) медленно увеличивается в детстве и во взрослом возрасте.
подлежит уточнению
Недостаток левого уха постепенно уменьшается в детстве и в зрелом возрасте. Преимущество правого уха все еще существует, когда дети переходят в раннюю взрослую жизнь.
подлежит уточнению
Амплитуда контралатерального подавления DPOAE уменьшается с возрастом.
подлежит уточнению
В раннем взрослом возрасте недостаток левого уха незначителен. Преимущество правого уха восстанавливается от среднего до пожилого возраста, в первую очередь из-за более быстрого падения производительности левого уха.

Исследование

Исследования показали, что программное обеспечение для тренировки пространственного слуха на базе ПК может помочь некоторым детям, у которых выявлено неспособность развивать свои навыки пространственного слуха (возможно, из-за частых приступов среднего отита с излиянием).[29] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, поможет ли подобный подход людям старше 60 лет восстановить потерю пространственного слуха. Одно из таких исследований показало, что результаты дихотических тестов для левого уха улучшались при ежедневных тренировках.[30] Связанные с этим исследования пластичности белого вещества (см., Например, Lövdén et al.)[31] предполагает, что некоторое выздоровление возможно.

Музыкальное обучение приводит к лучшему пониманию речи в шуме в разных возрастных группах, а музыкальный опыт защищает от возрастной деградации нервных импульсов.[32] В отличие от речи (быстрая временная информация), музыка (информация о высоте звука) в первую очередь обрабатывается областями мозга в правом полушарии.[33] Учитывая, что, вероятно, преимущество правого уха (REA) для речи присутствует с рождения,[22] из этого следует, что преимущество левого уха для музыки также присутствует с рождения, и что эфферентное торможение МОС (правого уха) играет аналогичную роль в создании этого преимущества. Усиливает ли большее воздействие музыки сознательный контроль усиления и торможения улитки? Необходимы дальнейшие исследования, чтобы изучить очевидную способность музыки способствовать расширению возможностей речи при распознавании шума.

Двусторонние цифровые слуховые аппараты не сохраняют сигналы локализации (см., Например, Van den Bogaert et al., 2006)[34] Это означает, что аудиологи, подбирая слуховые аппараты пациентам (с легкой или умеренной возрастной потерей), рискуют негативно повлиять на их пространственный слух. У тех пациентов, которые считают, что их непонимание речи в фоновом шуме является их основной проблемой слуха, слуховые аппараты могут просто усугубить их проблему - их пространственное усиление слуха будет уменьшено примерно на 10 дБ. Хотя необходимы дальнейшие исследования, растет число исследований, которые показали, что слуховые аппараты открытого типа лучше сохраняют локализационные сигналы (см., Например, Alworth 2011).[35]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Кэмерон С. и Диллон Х; Тест «Слушание в пространственном шуме» - предложения: сравнение с прототипом теста LISN и результаты у детей с подозрением на (центральное) нарушение обработки слуха или подтвержденное языковое расстройство; Журнал Американской академии аудиологии 19 (5), 2008 г.
  2. ^ Фрисина Д. и Фрисина Р.; Распознавание речи в шуме и пресбиакузисе: отношение к возможным нейронным механизмам; Исследование слуха 106 (1-2), 1997
  3. ^ Добрева М., О’Нил В. и Пейдж Дж. Влияние старения на звуковую локализацию человека; Журнал нейрофизиологии 105, 2011
  4. ^ Беста В., Карлайл С., Джин С. и Ван Шайк А.; Роль высоких частот в локализации речи; Журнал Акустического общества Америки 118 (1), 2005 г.
  5. ^ а б Делла Пенна С., Бранкучи А., Бабилони С., Франсиотти Р., Пиццелла В., Росси Д., Торквати К., Россини П. М., Романи Г. Л.; Латерализация дихотических речевых стимулов основана на специфических взаимодействиях слуховых путей; Кора головного мозга 17 (10), 2007.
  6. ^ В A, Spierer L, Clarke S; Роль правой теменной коры в локализации звука: исследование однократной хронометрической транскраниально-магнитной стимуляции; Нейропсихология 49 (9), 2011
  7. ^ Керлин Дж., Шахин А. и Миллер Л.; Контроль усиления внимания постоянных корковых речевых репрезентаций в «коктейльной вечеринке»; Журнал неврологии 30 (2), 2010 г.
  8. ^ а б Сринивасан С., Кейл А., Стратис К., Осборн А., Червонка С., Вонг Дж., Ригер Б., Польц В., Смит Д.; Интерактивное внимание модулирует функцию наружных волосковых клеток; Eur J Neurosci. 40 (12), 2014 г.
  9. ^ Глайд Х, Хиксон Л., Камерон С., Диллон Х; Проблемы со слухом в шуме у пожилых людей: обзор нарушения пространственной обработки; Тенденции в усилении 15 (3), 2011 г.
  10. ^ Кэмерон С., Глайд Х. и Диллон Х.; Прослушивание в пространственном шуме - тест предложений (LiSN-S): нормативные данные и данные повторного тестирования надежности для подростков и взрослых в возрасте до 60 лет; Журнал Американской академии аудиологии 22, 2011 г.
  11. ^ Фарах Р., Шмитхорст В., Кейт Р., Холланд С. Измененная микроструктура белого вещества лежит в основе проблем со слухом у детей с подозрением на нарушения слуховой обработки; Мозг и поведение 4 (4), 2014 г.
  12. ^ Bitan et al .; Двунаправленная связь между полушариями возникает на нескольких уровнях языковой обработки, но зависит от пола; Журнал неврологии 30 (35), 2010 г.
  13. ^ Spierer et al .; Полушарная компетентность для слухового пространственного представления; Мозг 132, 2009
  14. ^ Grothe et al .; Механизмы локализации звука у млекопитающих; Physiol Rev 90, 2010 г.
  15. ^ Лебель С., Каверхилл-Годкевич С., Больё С.; Возрастные региональные вариации мозолистого тела, идентифицированные с помощью диффузионной тензорной трактографии; Нейроизображение 52 (1), 2010 г.
  16. ^ Хаусманн М., Корбаллис М., Фабри М., Пагги А., Левальд Дж; Звуковая латерализация у субъектов с каллозотомией, каллозальной агенезией или гемисферэктомией; Brain Res Cogn Brain Res 25 (2), 2005 г.
  17. ^ Bamiou D et al .; Дефицит слуховой межполушарной передачи, трудности со слухом и аномалии магнитно-резонансной томографии головного мозга у детей с врожденной аниридией, вызванной: PAX6 мутации; Arch Pediatr Adolesc Med 161 (5), 2007.
  18. ^ Сала С., Агоста Ф., Пагани Э., Копетти М., Коми Дж., Филиппи М.; Изменения микроструктуры и атрофия трактов белого вещества головного мозга с возрастом; Нейробиология старения 33 (3), 2012 г.
  19. ^ Глайд Х, Кэмерон С., Диллон Х, Хиксон Л., Сито М; Влияние ухудшения слуха и старения на пространственную обработку ;; Ухо и слух 34 (1), 2013 г.
  20. ^ Купер Н., Гуинан Дж; Эфферент-опосредованный контроль движения базилярной мембраны; J. Physiol. 576.1, 2006 г.
  21. ^ Смит Д. и Кейл А.; Биологическая роль медиальных оливокохлеарных эфферентов в слухе; Передний. Syst. Neurosci. 25, 2015
  22. ^ а б Бидельман Дж. И Бхагат С. Преимущество правого уха обеспечивает связь между оливокохлеарным эфферентным «антимаскированием» и преимуществами прослушивания речи в шуме; Нейроотчет 26 (8), 2015
  23. ^ Kimura D; От уха до мозга; Brain Cogn. 76 (2), 2011 г.
  24. ^ Lehmann A, Schonwiesner M; Селективное внимание модулирует слуховые реакции ствола мозга человека: относительное влияние частотных и пространственных сигналов; PLoS ONE 9 (1), 2014 г.
  25. ^ а б «LiSN-S, Кэмерон и Диллон, 2009 г.». Nal.gov.au. 2011-05-02. Получено 2011-07-02.
  26. ^ Лави Л., Банаи К., Аттиас Дж., Карни А.; Насколько сложно? Восприятие речи в шуме у пожилых людей с нарушением слуха; Jnl Basic Clin Physiol Pharmacol 25 (3), 2014 г.
  27. ^ Musiek F и Weihing J; Перспективы дихотического выслушивания и мозолистого тела; Brain Cogn. 76 (2), 2011 г.
  28. ^ Кономи Ю., Канотра С., Джеймс А., Харрисон Р.; Возрастные изменения динамики супрессии контралатеральной DPOAE у людей; Журнал отоларингологии - хирургия головы и шеи 43 (15), 2014 г.
  29. ^ Кэмерон С., Диллон Х; Разработка и оценка программного обеспечения LiSN & Learn для слухового тренинга для коррекции дефицита бинауральной обработки у детей: предварительные результаты; Jnl Am Acad Audiol 22 (10), 2011 г.
  30. ^ Благословение Дж., Вестерхаузен Р., Компус К., Гудмундсен М., Хугдал К.; Самоконтролируемая когнитивная тренировка слухового внимания на основе мобильных приложений: оценка поведения и фМРТ; Интернет-вмешательства 1 (3), 2014 г.
  31. ^ Lövdén et al .; Пластичность микроструктуры белого вещества, зависящая от опыта, сохраняется и в пожилом возрасте; Нейропсихология 48 (13), 2010
  32. ^ Parbery-Clark et al .; Музыкальный опыт компенсирует возрастные задержки нервного тайминга; Neurobiol. Старость 33 (7), 2012
  33. ^ Терваниеми М., Хугдал К.; Латерализация слуховой коры; Обзоры исследований мозга 43, 2003 г.
  34. ^ Van den Bogaert et al .; Горизонтальная локализация с двусторонними слуховыми аппаратами: лучше без, чем с; J. Acoust. Soc. Являюсь. 119 (1), 2006.
  35. ^ Alworth L .; Влияние окклюзии, направленности и возраста на горизонтальную локализацию; Докторская диссертация, 2011 г.

внешняя ссылка