Het verborgen gehoorverlies bij vijftigers: hoe verborgen is het nog voor de wetenschap?
“Ik hoor het wel, maar ik versta het niet.” Gehoorverlies is één van de typische kwaaltjes die het verouderen met zich mee kan brengen. Heel wat volwassenen klagen over moeite met het volgen van gesprekken in lawaaierige omgeving. Toch blijkt vaak uit de ‘piepjestest’ op het werk dat er niets aan de hand zou zijn. Hebben ze last van ‘selectieve doofheid’? Of is er meer aan de hand bij onze vijftigers?
Ook in de hoorcentra en ziekenhuizen zien we dit fenomeen geregeld voorkomen. Vaak is gehoorverlies een moeilijk gespreksonderwerp bij deze generatie. “Hoortoestellen zijn voor oude mensen.”, horen we dan vaak. Meestal zijn het dan ook de partners die aan de alarmbel trekken en de stap naar een hoorcentrum of neus-keel-oorarts zetten. Na het afnemen van de standaard audiometrie (de bekende 'piepjestest') blijkt men dan toch goed te horen op alle toonhoogtes. Hebben deze partners het dan zo verkeerd? Niet altijd! De betere audicien/audioloog neemt bij deze leeftijdsgroep ook een spraak-in-ruistest af, waaruit blijkt dat ze minder goed scoren dan de jongere generatie.
Het gehoororgaan heeft nog heel wat geheimen voor ons.
Onder audiologen is dit fenomeen bekend als ‘hidden hearing loss’ (‘verborgen’ gehoorverlies), wat niet meetbaar is met de audiometrie die standaard afgenomen wordt in CLB’s en op de werkvloer. Om dit concept beter te kunnen begrijpen, geven we eerst wat uitleg over de werking van onze oren.
Geluid uit de omgeving wordt opgevangen door onze oorschelpen, die de geluidstrillingen naar de gehoorgang leiden richting het trommelvlies. Deze zal vervolgens trillen, wat de drie gehoorbeentjes in het middenoor (hamer, aambeeld en stijgbeugel) aan het bewegen brengt. Die laatste geeft de trillingen door aan ons slakkenhuis, waar er zich duizenden haarcelletjes bevinden. Wanneer deze haarcelletjes gebogen worden, geven ze een signaal door aan de bijbehorende zenuwvezels. Al deze zenuwvezels bundelen zich samen tot de gehoorzenuw, die het signaal naar onze hersenen stuurt, waar het geïnterpreteerd wordt als geluid.
Recent onderzoek toonde aan dat er schade kan zijn aan de verbindingen tussen de haarcelletjes en zenuwvezels, wat niet zichtbaar is bij audiometrie. In vaktermen noemen we dit concept ‘cochleaire synaptopathie’ (‘cochlea’ betekent slakkenhuis, de ‘synapsen’ wijzen op de verbinding met zenuwcellen en ‘pathie’ op een aandoening). Drie mogelijke oorzaken hiervan zijn het verouderen, lawaaiblootstelling en medicatie (denk maar aan chemotherapie).
Hoe kunnen we iets wat verborgen is toch aan het licht brengen?
Met de huidige kennis en technieken werd een gehoortest ontwikkeld, die specifiek deze schade zou kunnen detecteren. Hiervoor maken we gebruik van een EEG-techniek (elektro-encefalografie), waarbij vier elektroden op het gezicht en achter de oren gekleefd worden. Daarmee meten we de zenuwactiviteit op tijdens het afspelen van een bepaald geluid in het oor. De resultaten toonden al een mogelijk verband met leeftijd en de spraak-in-ruistesten die men gebruikt in de hoorcentra of ziekenhuizen.
Het voordeel is vooral dat je als patiënt zelf niets hoeft te doen, je kan gewoon relaxed in een ligstoel naar een stille film kijken tijdens de metingen. Dat zorgt ervoor dat de cognitie (aandacht, concentratie…) geen invloed kan hebben, wat wel het geval is bij spraakverstaanbaarheidstesten. Het doel van mijn masterscriptie was om het EEG verder te ontwikkelen, en zo meer aspecten van het spraakverstaan in kaart te brengen. Onze spraakklanken variëren namelijk op twee manieren, in de tijd en in toonhoogte (frequentie). Zo heeft elke spraakklank/letter zijn eigen duur en frequentiepatroon. De ‘aa’ is bijvoorbeeld langer dan de ‘a’ en de ‘s’ klinkt hoger dan een ‘z’.
Wanneer we verschillende klanken aan elkaar hangen, en dus woorden en zinnen vormen, krijgen we ook variatie in luidheid in de tijd. Deze omhullende variaties noemen we de ‘enveloppe’. De specifieke frequenties van de klanken noemen we de ‘fijnstructuur’ van het spraaksignaal. In ruimtes met veel rumoer/gebabbel, is er vaak een wirwar van frequenties die het oor bereiken, waardoor men gebruik moet maken van de enveloppe om personen te kunnen verstaan. Laat het nu juist datgene zijn dat verstoord is bij cochleaire synaptopathie en zorgt voor het moeilijk verstaan van spraak in lawaaierige omgevingen. Het geluid dat we bij de afname van het EEG gebruiken, is dan ook gebaseerd op die enveloppe.
Na deze ontwikkelingen, vroegen we ons af in welke mate de verwerking van de fijnstructuur achteruitgaat bij het ouder worden. De verwerking van enveloppe en fijnstructuur zouden samen het spraakverstaan in kaart moeten kunnen brengen. Daarvoor ontwikkelden we in samenwerking met enkele ingenieurs een nieuwe geluidsstimulus die varieert in fijnstructuur en gebruikt kon worden in een nieuw EEG. 33 proefpersonen tussen 40 en 60 jaar, met goede en slechtere audiogrammen, werden uitgebreid gescreend met een reeks gehoortesten (waaronder de EEG's en spraakverstaanbaarheidstesten).
De verwerking van de enveloppe en fijnstructuur gebeurt door andere mechanismen.
Kort samengevat zagen we dat het detecteren van de enveloppe inderdaad meer leeftijdsafhankelijk is en dus gelinkt zou zijn aan cochleaire synaptopathie. De fijnstructuur daarentegen, zou beter samenhangen met de resultaten op ons audiogram (de ‘piepjestest’) en dus afhankelijk zijn van de aantasting van de haarcellen in ons slakkenhuis. We konden concluderen dat het belangrijk is om rekening te houden met de leeftijd van een patiënt wanneer we gehoortesten interpreteren in de dagelijkse praktijk, maar ook bij het uitvoeren van onderzoek. Cochleaire synaptopathie is vaak een onzichtbare component die invloed kan hebben op onderzoeksresultaten.
Onderzoek naar hidden hearing loss opent de deuren naar betere hoortoestelaanpassing, waardoor ook deze personen in aanmerking kunnen komen voor terugbetaling en, nog belangrijker, voldoende hulp ervaren met hoortoestellen. Kortom, er is een groot verschil tussen geluiden kunnen horen en iemand verstaan.
Bibliografie
Aiken, S. J., & Picton, T. W. (2008). Envelope and spectral frequency-following responses to vowel sounds. Hearing Research, 245(1-2), 35-47.
Ananthakrishnan, S., Krishnan, A., & Bartlett, E. (2016). Human frequency following response: neural representation of envelope and temporal fine structure in listeners with normal hearing and sensorineural hearing loss. Ear and hearing, 37(2), e91.
Anderson, S., Parbery-Clark, A., White-Schwoch, T., Drehobl, S., & Kraus, N. (2013). Effects of hearing loss on the subcortical representation of speech cues. The Journal of the Acoustical Society of America, 133(5), 3030-3038.
Aronoff, J. M., & Landsberger, D. M. (2013). The development of a modified spectral ripple test. The Journal of the Acoustical Society of America, 134(2), EL217-EL222.
Bernstein, J. G., Danielsson, H., Hällgren, M., Stenfelt, S., Rönnberg, J., & Lunner, T. (2016). Spectrotemporal modulation sensitivity as a predictor of speech-reception performance in noise with hearing aids. Trends in hearing, 20, 2331216516670387.
Bernstein, J. G., Mehraei, G., Shamma, S., Gallun, F. J., Theodoroff, S. M., & Leek, M. R. (2013). Spectrotemporal modulation sensitivity as a predictor of speech intelligibility for hearing-impaired listeners. Journal of the American Academy of Audiology, 24(4), 293-306.
Bharadwaj, H. M., Mai, A. R., Simpson, J. M., Choi, I., Heinz, M. G., & Shinn-Cunningham, B. G. (2019). Non-Invasive Assays of Cochlear Synaptopathy–Candidates and Considerations. Neuroscience, 407, 53-66.
Bharadwaj, H. M., Verhulst, S., Shaheen, L., Liberman, M. C., & Shinn-Cunningham, B. G. (2014). Cochlear neuropathy and the coding of supra-threshold sound. Frontiers in systems neuroscience, 8, 26.
Borjigin, A., Hustedt-Mai, A. R., & Bharadwaj, H. M. (2022). Individualized Assays of Temporal Coding in the Ascending Human Auditory System. Eneuro, 9(2).
Bramhall, N., Beach, E. F., Epp, B., Le Prell, C. G., Lopez-Poveda, E. A., Plack, C. J., Schaette, R., Verhulst, S., & Canlon, B. (2019). The search for noise-induced cochlear synaptopathy in humans: Mission impossible? Hearing Research, 377, 88-103.
Clinard, C. G., & Cotter, C. M. (2015). Neural representation of dynamic frequency is degraded in older adults. Hearing Research, 323, 91-98.
Davies-Venn, E., Nelson, P., & Souza, P. (2015). Comparing auditory filter bandwidths, spectral ripple modulation detection, spectral ripple discrimination, and speech recognition: Normal and impaired hearing. The Journal of the Acoustical Society of America, 138(1), 492-503.
Elliott, T. M., & Theunissen, F. E. (2009). The modulation transfer function for speech intelligibility. PLoS comput biol, 5(3), e1000302.
Füllgrabe, C., Moore, B. C., & Stone, M. A. (2015). Age-group differences in speech identification despite matched audiometrically normal hearing: contributions from auditory temporal processing and cognition. Frontiers in aging neuroscience, 6, 347.
Furman, A. C., Kujawa, S. G., & Liberman, M. C. (2013). Noise-induced cochlear neuropathy is selective for fibers with low spontaneous rates. Journal of neurophysiology.
Garrett, M., Vasilkov, V., Mauermann, M., Wilson, J. L., Henry, K. S., & Verhulst, S. (2020). Speech-in-noise intelligibility difficulties with age: the role of cochlear synaptopathy. bioRxiv.
Jokitulppo, J., Toivonen, M., & Bjoörk, E. (2006). Estimated leisure-time noise exposure, hearing thresholds, and hearing symptoms of Finnish conscripts. Military medicine, 171(2), 112-116.
Joris, P., Schreiner, C., & Rees, A. (2004). Neural processing of amplitude-modulated sounds. Physiological reviews, 84(2), 541-577.
Kujawa, S. G., & Liberman, M. C. (2009). Adding insult to injury: cochlear nerve degeneration after “temporary” noise-induced hearing loss. Journal of Neuroscience, 29(45), 14077-14085.
Kummer, P., Janssen, T., & Arnold, W. (1998). The level and growth behavior of the 2 f1− f2 distortion product otoacoustic emission and its relationship to auditory sensitivity in normal hearing and cochlear hearing loss. The Journal of the Acoustical Society of America, 103(6), 3431-3444.
Levitt, H. (1971). Transformed up‐down methods in psychoacoustics. The Journal of the Acoustical Society of America, 49(2B), 467-477.
Liberman, M. C., Epstein, M. J., Cleveland, S. S., Wang, H., & Maison, S. F. (2016). Toward a differential diagnosis of hidden hearing loss in humans. PloS one, 11(9), e0162726.
Luts, H., Jansen, S., Dreschler, W., & Wouters, J. (2014). Development and normative data for the Flemish/Dutch Matrix test.
Mai, G., Tuomainen, J., & Howell, P. (2018). Relationship between speech-evoked neural responses and perception of speech in noise in older adults. The Journal of the Acoustical Society of America, 143(3), 1333-1345.
Märcher-Rørsted, J., Encina-Llamas, G., Dau, T., Liberman, M. C., Wu, P.-z., & Hjortkjær, J. (2022). Age-related reduction in frequency-following responses as a potential marker of cochlear neural degeneration. Hearing Research, 414, 108411.
Miller, C. W., Bernstein, J. G., Zhang, X., Wu, Y.-H., Bentler, R. A., & Tremblay, K. (2018). The effects of static and moving spectral ripple sensitivity on unaided and aided speech perception in noise. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 61(12), 3113-3126.
Parthasarathy, A., Hancock, K. E., Bennett, K., DeGruttola, V., & Polley, D. B. (2020). Bottom-up and top-down neural signatures of disordered multi-talker speech perception in adults with normal hearing. Elife, 9, e51419.
Parthasarathy, A., & Kujawa, S. G. (2018). Synaptopathy in the aging cochlea: Characterizing early-neural deficits in auditory temporal envelope processing. Journal of Neuroscience, 38(32), 7108-7119.
Plack, C. J., Barker, D., & Prendergast, G. (2014). Perceptual consequences of “hidden” hearing loss. Trends in hearing, 18, 2331216514550621.
Purcell, D. W., John, S. M., Schneider, B. A., & Picton, T. W. (2004). Human temporal auditory acuity as assessed by envelope following responses. The Journal of the Acoustical Society of America, 116(6), 3581-3593.
Ruggles, D., Bharadwaj, H., & Shinn-Cunningham, B. G. (2012). Why middle-aged listeners have trouble hearing in everyday settings. Current Biology, 22(15), 1417-1422.
Sabin, A. T., Eddins, D. A., & Wright, B. A. (2012). Perceptual learning evidence for tuning to spectrotemporal modulation in the human auditory system. Journal of Neuroscience, 32(19), 6542-6549.
Sęk, A., & Moore, B. C. (2012). Implementation of two tests for measuring sensitivity to temporal fine structure. International Journal of Audiology, 51(1), 58-63.
Sergeyenko, Y., Lall, K., Liberman, M. C., & Kujawa, S. G. (2013). Age-related cochlear synaptopathy: an early-onset contributor to auditory functional decline. Journal of Neuroscience, 33(34), 13686-13694.
Shaheen, L. A., Valero, M. D., & Liberman, M. C. (2015). Towards a diagnosis of cochlear neuropathy with envelope following responses. Journal of the Association for Research in Otolaryngology, 16(6), 727-745.
Vasilkov, V., Garrett, M., Mauermann, M., & Verhulst, S. (2021). Enhancing the sensitivity of the envelope-following response for cochlear synaptopathy screening in humans: the role of stimulus envelope. Hearing Research, 400, 108132.
Verhulst, S., Ernst, F., Garrett, M., & Vasilkov, V. (2018). Suprathreshold psychoacoustics and envelope-following response relations: Normal-hearing, synaptopathy and cochlear gain loss. Acta Acustica united with Acustica, 104(5), 800-803.
Verhulst, S., Jagadeesh, A., Mauermann, M., & Ernst, F. (2016). Individual differences in auditory brainstem response wave characteristics: relations to different aspects of peripheral hearing loss. Trends in hearing, 20, 2331216516672186.
Verhulst, S., & Warzybok, A. (2018). Contributions of Low-and High-Frequency Sensorineural Hearing Deficits to Speech Intelligibility in Noise. bioRxiv, 358127.
Wu, P., Liberman, L., Bennett, K., De Gruttola, V., O'malley, J., & Liberman, M. (2019). Primary neural degeneration in the human cochlea: evidence for hidden hearing loss in the aging ear. Neuroscience, 407, 8-20.
Zeng, F.-G., Nie, K., Stickney, G. S., Kong, Y.-Y., Vongphoe, M., Bhargave, A., Wei, C., & Cao, K. (2005). Speech recognition with amplitude and frequency modulations. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102(7), 2293-2298.
