Tussen je twee oren kan je stemmen horen!

Dat het volgen van een gesprek in dagdagelijkse, rumoerige omstandigheden soms een hele uitdaging is weten we allemaal. Voor dragers van een cochleair implantaat (CI) is dit echter des te moeilijker omdat ze de stem van de spreker niet altijd even goed kunnen waarnemen. Een vroegtijdige evaluatie van de stemperceptie bij jonge CI-gebruikers via elektro-encefalografie (EEG) zou de taalontwikkeling bij deze kinderen ten goede kunnen komen. Maar welke stimuli kunnen nu het best gebruikt worden om dit te evalueren? Als je hierover meer wil horen, dan spits je nu best de oren!

Beethoven: een muzikaal genie zonder CI

‘Voor mij geen verfijnde gesprekken of uitwisseling van vertrouwelijkheden. Ik moet een teruggetrokken leven leiden en neem slechts deel aan de maatschappij als het absoluut noodzakelijk is.’ Dit zijn woorden van Ludwig van Beethoven, de wereldbefaamde componist van wie we in 2020 het 250e jubileumjaar vieren. De geniale musicus verwijst daarmee naar zijn ernstig gehoorverlies. Hoewel de oorzaak van dit gehoorverlies onderwerp van discussie blijft, is het best mogelijk dat Beethoven twee eeuwen later geholpen had kunnen worden met een cochleair implantaat (CI).

Een CI is een elektronisch implantaat dat de functie van de cochlea nabootst indien hierin ernstige schade is ontstaan aan de haarcellen. Dan zullen de zenuwbanen die van de cochlea naar de hersenschors lopen niet meer getriggerd worden door geluiden. Met een CI probeert men deze beschadiging te omzeilen, door operatief een fijne draad met een twintigtal elektroden in de cochlea te schuiven en zo de zenuwbanen rechtstreeks te stimuleren. Je kan het misschien nog het best vergelijken met een pianospel waarbij je niet de fijne pianotoetsen aanslaat, maar wel met een brede houten hamer op de snaren in de klankkast timmert. Op een analoge manier kunnen geluiden en verschillende elementen van spraak, die voordien niet meer hoorbaar waren, weer waargenomen worden. Door de grote psychosociale invloed van spraakperceptie wordt een CI, ondanks zijn beperkingen, vaak aanzien als één van de meest verfijnde en technologisch geavanceerde medische implantaten!

Een stem met impact

Hoewel CI-gebruikers gesprekken meestal goed kunnen volgen in een rustige omgeving, blijft het verstaan van spraak onder realistische luisteromstandigheden, waar achtergrondgeluid permanent aanwezig is, lastig. Denk daarbij bijvoorbeeld aan het geroezemoes op een gezellig, corona-proof terrasje. Dit verschijnsel kan verklaard worden doordat een CI de toonhoogte van de menselijke stem slechts onnauwkeurig kan coderen. Deze toonhoogte, die ook wel fundamentele frequentie (f0) wordt genoemd, komt overeen met de trillingsfrequentie van de stembanden en speelt een essentiële rol bij onder andere sprekersidentificatie, waarnemen van intonatie én spraakverstaan in rumoerige omstandigheden.

Jong geleerd, oud gedaan

Bij kinderen die doof of slechthorend geboren worden, plaatst men een CI vaak reeds vóór de leeftijd van 24 maanden. Onderzoek heeft namelijk aangetoond dat vroegtijdige behandeling van gehoorverlies positieve gevolgen heeft voor de communicatie, cognitie, leesvaardigheid en sociaal-emotionele ontwikkeling van deze kinderen. Daarnaast is de periode vóór 24 maanden erg belangrijk voor taalontwikkeling, waarbij het optimaal kunnen horen van spraakklanken, intonatie, etc. een vereiste is. Het is dus van groot belang dat men bij zeer jonge CI-gebruikers al op vroege leeftijd kan evalueren in welke mate het CI voldoende toegang geeft tot de fundamentele frequentie. Op die manier kan CI-therapie op maat ingezet worden. 

Gissen is missen

Voor het detecteren van gehoorverlies bij pasgeborenen en jonge kinderen maakt men in het ziekenhuis gebruik van meetmethoden waarbij men via EEG opmeet in welke mate de zenuwbanen geluiden doorsturen naar het brein. Een voorbeeld hiervan is de ALGO-test uit het gehoorscreeningsprogramma voor pasgeborenen van ‘Kind en Gezin’. Deze ‘objectieve’ meetmethoden zijn in de eerste plaats interessant omdat ze geen medewerking van het jonge kind vereisen; medewerking die op deze leeftijd nog niet mogelijk of onbetrouwbaar is. Je zou dus kunnen denken dat deze testen ideaal zijn om een beter inzicht te krijgen in welke mate de jonge CI-gebruiker baat heeft bij zijn CI. Dit is echter niet helemaal juist. Deze hedendaagse meetmethoden maken bij het opmeten van het EEG-signaal uitsluitend gebruik van korte knaltoontjes (‘clicks’ en ‘tone bursts’) en constante tonen als aangeboden geluidsstimuli. Deze stimuli zijn niet toepasbaar bij CI-gebruikers, omdat het CI spraakstimuli op een andere manier verwerkt dan niet-spraakstimuli. Verder kan men met deze stimuli bijvoorbeeld ook niet nagaan in welke mate CI-gebruikers intonatie horen.

Uniform is de norm

Vandaag wordt er binnen de audiologie dan ook voortschrijdend onderzoek verricht naar de verwerking van de f0 in het brein met behulp van spraakstimuli en/of stimuli met intonatie bij normaalhorende volwassenen. Daarbij is men voornamelijk op zoek naar stimuli die een zeer duidelijk EEG-signaal uitlokken, gezien dit voordeliger is voor toekomstige, instabiele EEG-metingen bij jonge kinderen. Het is echter moeilijk om op basis van deze studies een betrouwbare uitspraak te doen over de stimuli waarbij de f0 het best tot uiting komt in het EEG-signaal. De studies vertonen namelijk niet alleen grote variaties op vlak van onderzoeksopzet, maar evengoed op het vlak van gehanteerde stimuli (klinkers, woorden, zinnen, …).

Daarom was het doel van deze masterthesis om een overkoepelende studie uit te voeren, waarbij een globaal inzicht werd verworven in het effect van enkele variërende stimulusparameters op de weerspiegeling van de f0 in het EEG van normaalhorende personen.

Meten is weten

Voor mijn onderzoek heb ik 16 normaalhorende jongvolwassenen aan een EEG-meting onderworpen. Tijdens deze meting kregen ze zowel spraak- als niet-spraakstimuli (ruis, artificiële klinker, natuurlijke klinker, woord) te horen met variabele intonatiepatronen (stijgend, dalend, vlak) en toonhoogtes (hoog-, midden- en laagfrequent). Deze gecombineerde stimuli werden telkens aangeboden aan een geluidsniveau dat representatief is voor een verheven stem in een rumoerige situatie.

Analyse van de resultaten suggereert dat de artificiële klinker /i:/ met een vlakke of slechts traag verglijdende intonatie in het laag- of hoogfrequente gebied van de spreekstem tot het meest uitgesproken EEG-signaal leidt.

Deze studie geeft ons dus een inzicht in welke spraakstimuli het best gebruikt kunnen worden voor toekomstig EEG-onderzoek in het kader van vroegtijdige evaluatie van f0-perceptie.

Dus wie denkt: ‘Als stimulus… Beethovens 5e Symfonie in full speed?’ Liever niet!