Percezione (linguistica)

Gli ERPs (MMN e P3)
nel monitoraggio della percezione (linguistica)
in infanti e bambini ipoacusici
neurosensoriali impiantati
che apprendono la L1
Luigina Garrapa
Lecce, 09.07.2010
Organizzazione del seminario
• I Parte:
Introduzione : l’orecchio, l’ipoacusia e l’impianto cocleare
• II Parte:
Gli ERPs associati alla discriminazione uditiva (linguistica):
MMN e P3
• III Parte :
3 studi sulla percezione (linguistica) postimpianto nei bambini
ipoacusici
• IV Parte:
Il punto della situazione sulla percezione (linguistica) postimpianto
• V Parte :
Lo studio sull’ipoacusia in collaborazione con l’U.O. di
Otorinolaringoiatria di Lecce
Introduzione:
l’orecchio, l’ipoacusia e
l’impianto cocleare
[I Parte]
Anatomia dell’orecchio
Fig. 1: Anatomia dell’orecchio
La coclea (orecchio interno)
Fig. 2: Sezione trasversale di un giro di coclea
Il campo udibile umano e la coclea
Fig. 3: Il campo udibile dell’orecchio umano
Fig. 4: Distribuzione Hz nella coclea
Fisiologia dell’orecchio
1. Il suono viene raccolto dal padiglione
auricolare e attraversa il canale uditivo sino
a raggiungere la membrana timpanica.
2. Le onde sonore fanno vibrare la
membrana timpanica, attivando la catena
degli ossicini dell'orecchio medio.
3. Questo movimento attiva il liquido
presente all'interno della coclea, provocando
il movimento delle cellule acustiche.
4. Le cellule acustiche trasformano il
movimento in impulsi elettrici che vengono
inviati tramite il nervo uditivo al cervello
Fig. 5: Fisiologia dell’orecchio
Gradi e livelli di ipoacusia
Grado di perdita uditiva
Livello in dB del deficit
acustico
Possibili problemi
Normoacusico
0/20
Nessuno
Lieve
25/40
Minima difficoltà di ascolto in
un ambiente rumoroso o di
parole sussurrate
Moderata
40/70
Difficoltà in una normale
conversazione, se la persona è
priva di un amplificatore
Severa
70/90
Difficoltà
considerevoli
nell’udire
sia
una
conversazione che i rumori
ambientali
Profonda
> 90
Trae scarso beneficio dal solo
input uditivo e ricorrerà alle
informazioni visive (lettura
labiale) ed agli altri sensi
L’ipoacusia neurosensoriale
• In base alla sede in cui è localizzato il danno, vengono identificati diversi
tipi di ipoacusia
• Noi ci interesseremo all’ipoacusia neurosensoriale
• Il danno è localizzato nell’orecchio interno, che diventa incapace di
trasformare le vibrazioni sonore in impulsi nervosi.
• Può essere:
– Congenita (dalla nascita) e necessariamente prelinguale
– Non congenita
– Perinatale (sopraggiunge nei mesi che precedono/seguono
immediatamente la nascita) e necessariamente prelinguale
– Postnatale (sopraggiunge dopo il 6 mese di vita) e può essere
prelinguale o postlinguale
Il sistema uditivo e l’ipoacusia
• La struttura e l’organizzazione del sistema uditivo dipende in modo
critico dalla stimolazione (stimoli acustici) che riceve durante la sua
maturazione e soprattutto nei primi mesi/anni di vita
• I bambini affetti da ipoacusia severa/profonda non hanno accesso
agli stimoli uditivi offerti loro dall’ambiente circostante, il che
pregiudica il loro sviluppo linguistico
[Ponton et al., 2000: 168; Dinces et al., 2009: 843]
L’impianto cocleare
L’impianto cocleare
• Viene impiegato dal 1980 per trattare la sordità neurosensoriale
severa (deficit acustico ≥ 70 dB) o profonda (deficit acustico ≥ 90 dB)
prelinguale o postlinguale
• È una coclea artificiale: stimola elettricamente le fibre residue del nervo
uditivo e così ripristina la sensazione uditiva nel bambino/nell’adulto
ipoacusico neurosensoriale.
• È un dispositivo elettronico, parte del quale è impiantato chirurgicamente
nell’orecchio interno e parte è indossato esternamente sul corpo
I componenti
• Impiantati
(2) Elettrodo di
riferimento
• Esterni
(3) Magnete
(7) Antenna
(8) Magnete
(1) Array di elettrodi
intracocleari
(5) Microfono
(6) Processore/
Elaboratore del linguaggio
(9) Cavo di collegamento
(4) Ricevitore-stimolatore
(10) Unità di controllo e
vano batterie
Fig. 6: I componenti impiantati
Fig. 7: I componenti esterni
L’impianto cocleare completo
1.
L’elaboratore del linguaggio
(= processore esterno) rileva i suoni
e li converte in segnali digitali
Processore
esterno
retroauricolare
Impianto
Elettrodi
intracocleari
2. L’elaboratore invia i segnali digitali
all’impianto interno
3. L’impianto interno converte i segnali
digitali in energia che viene inviata agli
elettrodi intracocleari
4. Bypassando
le
cellule
acustiche
danneggiate, gli elettrodi intracocleari
stimolano il nervo uditivo e, così, il
cervello percepisce i segnali come
fossero suoni
Fig. 8: L’impianto cocleare completo
L’impianto cocleare nei bambini
Fig. 9: Un bambino impiantato
14
Vantaggi nell’uso dell’impianto cocleare
•
La stimolazione dell’impianto cocleare (associata ad un’adeguata terapia
logopedica) favorisce lo sviluppo delle abilità linguistiche molto più di quanto
facciano le protesi uditive convenzionali
(cf., ad es., Robinshaw, 1996; Osberger et al., 1993; Tobey et al., 1991; Kirk, 1995:
Ertmer et al., 1997)
•
In particolare, ne beneficiano
– percezione/comprensione (cf., ad es. Govaerts et al., 2002)
– accuratezza articolatoria nella produzione di vocali (Ertmer et al., 1997)
e consonanti (Bouchard et al., 2007)
– l’acquisizione delle caratteristiche soprasegmentali (Tye- Murray et al., 1995;
Grogan et al., 1999)
– l’intelligibilità del parlato (Osberger et al.,1993; Tobey et al., 2003)
Lo sviluppo linguistico postimpianto
• Lo sviluppo linguistico individuale dei bambini impiantati è
estremamente variabile
(cf., ad es., Tobey et al., 2003; Geers, 2006; Szagun, 1997;
Baker et al., 2005)
– In alcuni bambini può definirsi quasi normale
– In altri bambini, invece, resta atipico
Possibili fattori di variazione
• Fattori che rendono conto nella variabilità dello sviluppo
linguistico individuale postimpianto:
– Ulteriori deficit cognitivi (> bambini sindromici)
– Età in cui subentra l’ipoacusia
– Età in cui viene diagnosticata l’ipoacusia
– Udito residuo preimpianto
– Età in cui avviene l’impianto
– Caratteristiche dell’impianto
– Terapia logopedica postimpianto
Gli ERPs associati alla
discriminazione uditiva (linguistica):
MMN e P3
[II Parte]
I potenziali evocati uditivi
•
•
Sono delle risposte elettriche registrate nel sistema nervoso in risposta ad uno stimolo uditivo (click, tono,
stimolo linguistico) e riflettono l’attività elettrica delle popolazioni di neuroni delle varie strutture cerebrali.
In base alla finestra temporale in cui si manifestano si dividono in:
Fig. 10:
Brainstem evoked potentials
(BAEP)
Middle latency evoked potentials
(MLAEP)
Long latency evoked potentials
(LLAEP)
a.
Potenziali uditivi precoci: Auditory Brainstem Response (ABR, componenti I, II, III, IV, V, VI)
Si manifestano nei primi 10 ms dopo la presentazione dello stimolo
b.
Potenziali evocati intermedi: Middle Latency Response (MLR, componenti N0, P0, Na, Pa, Nb)
Si manifestano nei primi 11-50 ms dopo la presentazione dello stimolo
c. Potenziali evocati tardivi = Cortical Auditory Evoked potentials (CAEPs) o Event-Related Potentials (ERPs):
P1, N1, P2, N2, MMN, P3, N4
Si manifestano nei 51-800 ms dopo la presentazione dello stimolo
I potenziali evocati precoci e intermedi
Auditory brain stem responses e Middle latency responses
Si manifestano nei primi 50 ms dopo la presentazione dello stimolo e
vengono utilizzati nei soggetti ipoacusici
– Prima dell’inserimento dell’impianto
per valutare la potenziale eccitabilità del sistema uditivo
e per determinare la diagnosi di ipoacusia
– Dopo l’inserimento dell’impianto
per valutare l’integrità dello stesso e per facilitarne la programmazione
– Tuttavia
questi potenziali non riescono a verificare lo stato del sistema nervoso centrale e
della corteccia uditiva
[cf. Kileny et al, 1997: 161; Singh et al., 2004: 598]
I potenziali evocati corticali (o tardivi)
•
•
•
•
•
•
Si manifestano nei 51-800 ms dopo la presentazione dello stimolo
Maturano entro il 15 anno di età
Nel corso dello sviluppo evolutivo modificano latenza, ampiezza ed estensione
Sono un metodo non invasivo per rilevare l’attività cerebrale corticale
Gettano luce sul processamento uditivo, dal momento che i loro generatori si
trovano nella corteccia uditiva.
La loro elicitazione non richiede sistematicamente la cooperazione del soggetto
Nei soggetti ipoacusici
• Vengono usati per la valutazione e la gestione :
o dei soggetti candidati a ricevere l’impianto cocleare
o dei soggetti già impiantati
•
Permettono di
o esplorare come il sistema uditivo utilizzi l’informazione fornita dall’impianto
o valutare la percezione linguistica nei soggetti impiantati
[cf. Kileny et al, 1997: 161-162; Singh et al., 2004: 598;
Dinces et al., 2009: 544; Henkin et al., 2008: 239]
MMN
MMN: la componente
La Mismatch Negativity (MMN) o Negatività associata a disugualianze :
• È stata identificata da Naatanen et al. (1978)
•
È una change-specific component of the event-related brain potentials ed in
particolare una preattentive change detection response in auditory
discrimination
•
Si elicita con un paradigma oddball in cui una serie di stimoli frequenti (o
standard) viene interrotta da uno stimolo raro (o deviante) in modo randomizzato.
•
La MMN viene generata quando il soggetto nota un’incongruenza (mismatch
neurale) fra lo stimolo uditivo deviante in entrata e la rappresentazione sensoria
dello stimolo uditivo standard immagazzinata nella memoria uditiva a breve
termine
[Cf. Naatanen et al., 1992; 2007]
La MMN nel tracciato ERPs
Fz
Fig. 11: ERPs in risposta ad un contrasto tonale (standard 80%, linea tratteggiata, deviante 20%, linea verde) misurati ad
Fz e difference wave ottenuta detraendo l’onda dello stimolo deviante dall’onda dello stimolo standard (a destra).
Adattato da Sams et al. (1985) e Naatanen et al., (2007).
• Si manifesta 150-250 ms dopo la presentazione dello stimolo deviante
• È maggiormente evidente nella difference waveform deviante-standard,
ossia quando si sottrae l’onda dello stimolo deviante da quella dello
stimolo standard
MMN:
indice di accuratezza nella discriminazione
•
La MMN è un indice dell’accuratezza con cui due stimoli uditivi (sia linguistici che non)
vengono discriminati:
una maggiore ampiezza della MMN indica una migliore discriminazione dei due stimoli
•
La MMN è utile per studiare la percezione linguistica, la rappresentazione astratta ed il
processamento dei fonemi sia della L1 che della L2
•
La MMN è influenzata sia da short-term auditory events che da long-term phenomena come
l’acquisizione della L1, l’apprendimento della L2, il training linguistico, l’esperienza linguistica
postimpianto, ecc.
•
È preattentiva e può essere elicitata passivamente e permette così di determinare
oggettivamente la discriminazione uditiva di popolazioni cliniche o pediatriche che non
possono essere testate con procedure comportamentali
(Alho et al., 1990; Cheour-Luhtanen et al., 1995)
[Cf. Naatanen et al., 1992; 2007]
MMN infantile vs. adulta
Caratteristiche
Adulti
Polarità
Bambini
Negativa (Naatanen et al., 2007; Cheour et al., 1998, 2000)
Maturazione
Matura molto presto rispetto ad altre componentidegli ERPs ed è abbastanza stabile nel tempo (Courchesne, 1990)
Può essere registrata sin dalla nascita (Alho et al., 1990; Cheour et al., 1998; Ceponieme et al, 2002a; Huotilainen et al, 2003)
Registrazione
Risulta affievolita dal sonno, dall’alcohol, ecc.
(Cheour et al., 1995, 1996, 2000, 2007)
Generatori
Nella corteccia sovratemporale (Sams et al., 1991; Alho et al., 1993; Alho, 1995) e nella corteccia frontale (Rinne et al., 2000,
2005; Opitz et al., 2002).
Distribuzione
sullo scalpo
Prevale nelle regioni fronto-centrali (Alho, 1995).
Se elicitata da stimoli linguistici, la MMN ha maggiore
ampiezza e durata nell’emisfero sinistro (Naatanen et al,
1997; Alho et al,. 1998; (Paavilanen et al., 1991).
In infanti e bambini ha una distribuzione più estesa: aree frontali,
centrali e parietali ed è meno lateralizzata in risposta a stimoli
linguistici (Cheour et al., 1995, 1996, 1998, 2000).
Latenza
Circa 150-250 ms dopo la presentazione dello stimolo
deviante (Naatanen et al., 2007)
- Infanti:
Nel 50% dei casi la MMN è assente oppure ha una latenza di 200500 ms (Cheour et al., 1998; Kujala, 2004)
-Bambini:
Diminuisce gradualmente durante tutta l’infanzia (Kraus et al.,
1995b; Morr et al., 2002)
Nei bambini in età scolare è simile a quella degli adulti = 300 ms
(Cheour et al., 1998, 2000; Kraus et al., 1993)
Ampiezza
Difficilmente supera 4-5 V
Inizia ad aumentare sin dalla nascita.
Negli infanti di 3 mesi è maggiore che nei neonati.
Aumenta rapidamente fra il 6 mese ed il 12 mese
Nei bambini in età prescolare è simile a quella degli adulti (3,1 V )
(Cheour et al., 1998, 2000; Kraus et al., 1993)
Infanti: può essere registrata sia quando dormono che quando sono
svegli.
Bambini: risulta affievolita dal sonno (Cheour et al., 1995, 1996,
2000,2007)
MMN nei soggetti impiantati
La MMN
• Viene generata dai soggetti ipoacusici in risposta agli stessi stimoli
che generano la MMN in soggetti normoacusici (Ponton et al.,
2000)
• Viene elicitata nei soggetti impiantati che hanno migliori
performances linguistiche (in percezione e produzione) (Singh et
al., 2004)
• Non risentirebbe dell’età in cui avviene l’impianto, ma della
quantità di udito residuo preimpianto (Ponton et al, 2000; Singh et
al., 2004)
[cf. anche Kileny et al, 1997: 161-162; Singh et al., 2004: 598; Dinces et
al., 2009: 544; Henkin et al., 2008: 239; cf. anche Kraus et al., 1993;
Kelly et al., 2005; Roman et al., 2005; Gordon et al., 2005; Tremblay
et al., 1998]
MMN nei bambini normoacusici vs. impiantati
(6-18 anni): un confronto (Ponton et al., 2000: 175)
•
•
•
118 bambini normoacusici & 118 bambini ipoacusici (6-18 anni)
Orecchio stimolato: il sinistro
MMN registrata nell’emisfero contralaterale (elettrodo C4 nell’emisf. dx) ed ipsilaterale (elettrodo C3 nell’emisf. sx)
Fig. 12: Bambini normoacusici
NORMOACUSICI
•
Emisfero CONTRALATERALE:
o
la MMN è presente sin dai dai 6 anni
o
Latenza, ampiezza e durata della MMN si
mantengono costanti dal 8 anno di vita in poi
•
Emisfero IPSILATERALE:
o
La MMN si manifesta solo dagli 8 anni
o
La latenza tende a mantenersi costante
o
L’ampiezza e la durata aumentano con
l’aumentare dell’età biologica
Fig. 13: Bambini ipoacusici
IPOACUSICI
•
Emisfero CONTRALATERALE:
o
la MMN è presente sin dai dai 6 anni
o
La latenza si mantiene costante nel tempo
o
L’ampiezza varia nel tempo (è massina ad 8-10
anni)
o
La durata si riduce con l’aumentare dell’età
biologica
•
Emisfero IPSILATERALE:
o
la MMN è presente da 7 anni
o
Latenza, ampiezza e durata variano nel corso
del tempo
La MMN è più robusta per ampiezza e durata in entrambi
gli emisferi nei bambini impiantati
P3
P3a vs. P3b
Caratteristiche
P3a
P3b
Metodo di elicitazione
Passiva
i soggetti ascoltano passivamente
gli stimoli rari e frequenti
(paradigma oddball)
Attivamente
i soggetti ascoltano attivamente sia gli
stimoli frequenti che quelli rari e
devono reagire agli stimoli rari, ad es.
cliccando un pulsante (paradigma
oddball)
Dipende dall’attenzione
No
Si
Latenza
Intorno ai 300 ms (segue la MMN)
≥ 10 V circa
Ampiezza
Distribuzione sullo scalpo
Piuttosto frontale
Piuttosto parietale
Correlato
neurofosiologico di
Attenzione involontaria verso uno
stimolo acustico nuovo o deviante
che sopraggiunge nell’ambiente
circostante
(Squirres et al., 1975)
Attenzione volontaria verso evento
nuovo o inatteso per il soggetto .
Riflette processi legati alla valutazione
ed alla categorizzazione consapevoli di
uno stimolo all’interno di un sistema
di memoria a breve termine
(Picton, 1992)
La P3 nel tracciato ERPs
Fig. 14: (Sopra) ERPs in risposta ad un contrasto tonale (standard 80%, linea continua sottile, deviante 20%, linea
continua spessa). (Sotto) difference wave. Adattato da Martin et al. (2008).
•
Si manifesta 300-500 ms dopo la presentazione dello stimolo deviante
•
È maggiormente evidente nella difference waveform deviante-standard
P3 infantile vs. adulta
Caratteristiche
Adulti
Polarità
Bambini
Positiva
Maturazione
Matura precocemente e può essere registrata dai 2-3 mesi di vita
(Dehaene-Lambertz & Lambertz 1994)
Latenza
300 ms
- Infanti: 400 ms
(Dehaene-Lambertz & Lambertz 1994)
-Bambini : 330-370
(Shetaskova 2004)
Ampiezza
≥ +10 V circa
+ 3V per bambini di 3-4 anni e
+ 5V per bambini di 5-6 anni
(Shetaskova 2004)
Presenza nel tracciato ERPs
Si manifesta dopo la MMN
- Infanti & Bambini:
Segue la MMN oppure può oscurarla
(Dehaene-Lambertz & Lambertz 1994;
(Shetaskova 2004)
Distribuzione sullo scalpo
Principalmente localizzata nelle regioni frontali, centrali e parietali
[cf. Kileny et al, 1997: 161-162; Dinces et al., 2009; Mazza & Turatto, 2005: 12-13; Henkin et al., 2002, 2008;
Shetaskova, 2004; Squires et al., 1975; Picton, 1992; Alho et al., 1997; Escera, 2000 ]
ARTEFATTO GENERATO
DALL’IMPIANTO
Artefatto generato dall’impianto
• La registrazione degli ERPs nei soggetti impiantati risulta inficiata
dall’artefatto generato dall’impianto
• Il coil dell’impianto funziona come un’antenna e genera un campo
elettromagnetico
– la cui durata coincide con la durata dello stimolo e si estende sino a
350 ms dopo l’onset dello stimolo
– la cui ampiezza può oscillare fra +100-2000 V
– L’artefatto maschera P1-N1-P2 , N2 e MMN, ma non maschera P3
[cf. Henkin et al, 2008; Singh et al., 2004 ; Martin et al., 2008;
Ponton et al. 2000]
•
La presenza dell’artefatto
– è evidente negli elettrodi che si trovano in prossimità dell’impianto (Fig. 15,
Singh et al., 2004)
• T3 e T5 (e C3 e P3 e Cz) se l’impianto si trova a sinistra
• T4 e T6 (e C4 e P4) se l’impianto si trova a destra
Fig. 15: Presenza dell’artefatto nei due emisferi cerebrali
•
Fig. 16: Manifestarsi dell’artefatto nel tracciato ERPs
Gli elettrodi mediani (Fz, Pz, Oz e talvolta Cz), invece, sono contaminati
dall’artefatto solo in misura minore o non lo sono affatto
Eliminare matematicamente l’artefatto
• Sinora sono state sviluppate due metodologie
– Independent Component Analysis (ICA) se si utilizza un elevato
numero di elettrodi
– Optimized Differential Reference (ODT) se si utilizzano pochi
elettrodi
• In letteratura
– Alcuni studiosi optano per ICA oppure ODT (Gilley et al., 2006;
Singh et al., 2004)
– Altri dicono che l’artefatto non può essere eliminato del tutto:
• escludono dall’analisi le componenti ERPS che si manifestano nei 350
ms dopo la presentazione dello stimolo (P1-N1-P2, N2, MMN)
• analizzano le componenti che si manifestano successivamente, come
la P3 (Henkin et al., 2008)
3 Studi sulla percezione (linguistica)
postimpianto nei bambini
ipoacusici
[III Parte]
ERPs in adulti vs.
infanti e bambini impiantati
• Molti studi si sono concentrati sulla registrazione degli
ERPs in adulti impiantati
• Pochi studi si sono concentrati sulla registrazione ERPs
(soprattutto MMN e/o P3) in infanti e bambini
impiantati, sistematicamente non sindromici
Singh et al. (2004)
ERPs in pediatric cochlear implant users.
Ear & Hearing 25(6): 597-610
Singh et al. (2004):
Setting
• Partecipanti:
– 35 bambini inglesi impiantati non sindromici
– Età media 12 anni
– Livello di sordità preimpianto: sordità profonda bilaterale
33 bambini sordi prelinguali
2 bambini sordi postlinguali
– Uso medio dell’impianto al momento dello studio: 6 anni
• Stimoli linguistici:
– /ba/ (standard) vs. /da/ (deviante)
• Componenti ERP studiate:
– MMN
Risultati:
Distribuzione sullo scalpo della MMN
Fig.17: ERPs in star performers
showing distribution of MMN
(A) and P1, N2 (B)
La MMN
•
Viene identificata in 10/35 bambini (star performers)
•
È attestata in entrambi gli emisferi: ben visibile nelle regioni anteriori dello scalpo
(in corrispondenza di Fz, di F3 e di F4) e nella regione centrale sinistra (in corrispondenza di C3)
•
Non è visibile in corrispondenza dell’elettrodo centrale destro C4 (il più vicino all’impianto)
perché è mascherato dall’artefatto
Risultati:
Caratteristiche della MMN
Fig.18: Grand average ERPs dei bambini
impiantati registrati in Fz, F3, and F4
(a) Componenti obbligatorie P1 ed N2 in tutti
(N=30) i bambini
(b) Standard e devianti nei 10 star performers
(c) MMN per stimoli devianti – stimoli standard
nei 10 star performers
(d) Standard e devianti nei 25 poor performers
(e) MMN per stimoli devianti – stimoli standard
nei 25 poor performers
La MMN negli elettrodi anteriori Fz, F3 ed F4:
• Latenza media del picco: 267 ms ± 62 ms
• Ampiezza media : - 4,7 V ± 1,4 V (SD)
• Durata media: 223 ms ± 105 ms (SD)
• Non si riscontrano differenze per ampiezza, latenza e durata della MMN fra F3
ed F4
Conclusione
Singh et al. (2004)
• Dei 35 bambini impiantati studiati (età media = 12 anni, uso medio
dell’impianto = 6 anni)
– 10/35 presentano la MMN
– 25/35 bambini non presentano la MMN
• Distribuzione della MMN sullo scalpo dei 10 bambini:
– regione anteriore sia centrale (Fz) che sinistra (F3) e destra (F4)
– regione centrale sinistra (C3), contralaterale rispetto all’impianto
• La MMN non sembra influenzata né dall’età dei bambini né
dall’esperienza fatta con l’impianto
Dinces et al. (2009)
Electrophysiological measures of auditory change detection in
children following late cochlear implantation:
A preliminary study.
International Journal of pediatric otorhinolaringology 73: 843-51.
Dinces et al. (2009):
Setting
•
Partecipanti:
– 3 bambini inglese impiantati tardivamente (≥ 9 anni) non sindromici
(S1, S2 ed S3)
– Livello di sordità preimpianto: sordità profonda bilaterale
congenita per S1
acquisita nel periodo perinatale per S2 ed S3
– Monitoraggio: 1 giorno, 1 e 3 mese postimpianto
•
Stimoli tonali:
•
Tipo di stimolo
Durata (ms)
Frequenza (Hz)
F0, F1, F2
Intensità (dB SPL)
Standard
150
600, 1200, 1800
90
Deviante (1)
50
600, 1200, 1800
90
Deviante (2)
150
500, 1000, 1500
90
Deviante (3)
150
600, 1200, 1800
75
Componenti ERP studiate:
– MMN, P3a (testata passivamente)
Risultati: Poor performers
Caratteristiche
S1
S2
Età al momento della
protesizzazione
10 anni 6 mesi
16 mesi
Uso della protesi
sistematico
discontinuo
Età al momento dell’
impianto
11 anni 6 mesi
9 anni
Uso dell’impianto
sistematico
discontinuo
Componenti rilevate al 3
mese postimpianto
Motivazione
Né MMN né P3a sino al 3 mese postimpianto
La protesizzazione tardiva
impedisce a MMN e P3a di
manifestarsi nei primi 3
mesi postimpianto
La protesizzazione precoce
ma l’uso discontinuo della
protesi impediscono a
MMN e P3a di manifestarsi
nei primi 3 mesi
postimpianto
Risultati: Star performers
P300
Mese 3
MMN
Mese 3
MMN
Mese 1
P300
Mese 3
MMN
Mese 1 & 3
MMN
Mese 3
MMN
Day 1
S3:
Protesizzato a 4 anni 2 mesi & Impiantato a 11 anni 8 mesi
Ha usato sistematicamente protesi ed impianto
Durata
• MMN
o La latenza diminuisce: 300 ms (1 gg),
280 ms (1 mese), 200 ms (3 mese)
o L’ ampiezza diminuisce: -3 V (1 gg ),
-2,50V (1 mese), -2V (3 mese)
• P3a
o Appare solo nel 3 mese (450 ms, 3,80 V)
Frequenza
•MMN
o Si manifesta nel 1 mese e 3 mese
o La latenza rimane costante: 150 ms (1 e 3 mese )
o L’ampiezza aumenta: -2 V (1 mese) -4 V (3 mese)
• P3a
o Appare solo nel 3 mese (300 ms, 5 V)
Intensità
•MMN
o Appare nel 3 mese (200 ms, -1,80 V)
•P3a
oAssente
Conclusione
Dinces et al. (2009)
• Nei bambini impiantati tardivamente
– la MMN può maturare già nel giorno dell’attivazione
dell’impianto
– La P3a matura nel 3 mese postimpianto
• Le prestazioni linguistiche dei bambini impiantati
possono essere estremamente variabili
• La stimolazione uditiva ricevuta nel periodo
preimpianto e la quantità di udito residuo preimpianto
determinano in modo fondamentale le prestazioni
linguistiche postimpianto
Henkin et al. (2008)
Phonetic Processing in Children with Cochlear implants:
An ERP study.
Ear & Hearing 29(2): 239-49.
Henkin et al. (2008):
Setting
•
Partecipanti:
– 10 bambini ebrei impiantati non sindromici
– Età media: 11 anni 5 mesi
– Livello di sordità preimpianto: sordità profonda bilaterale prelinguale congenita
– Età media in cui i bambini ricevono l’impianto: 4 anni 5 mesi
– Durata media dell’uso dell’impianto: 7 anni 4 mesi
•
Stimoli:
– Discriminazione vocalica:
• luogo di articolazione:
anteriore vs. posteriore
• altezza :
alta vs. medio-alta
/ki/ (standard) vs. /ku/ (deviante)
/ki/ (standard) vs. /ke/ (deviante)
– Discriminazione consonantica:
• Sonorità:
sordo vs. sonoro
• Luogo di articolazione:
velare vs. dentale
•
Componenti ERP studiate:
–
P3b (elicitata attivamente)
/ka/ (standard) vs. /ga/ (deviante)
/ka/ (standard) vs. /ta/ (deviante)
Risultati:
Latenza di P3b
•
644
690
718
542
La latenza media di P3b è
significativamente minore nel
contrasto vocalico per il luogo di
articolazione /ki/ vs. /ku/ (542 ms)
rispetto agli altri contrasti
• Contrasto consonantico della
sonorità /ka/ vs. /ga/ (644 ms)
• Contrasto inerente l’altezza
vocalica /ki/ vs. /ke/ (690 ms)
• Contrasto inerente il luogo di
articolazione consonantico /ka/
vs. /ta/ (718 ms).
Fig. 19: Latenza media di P3 (+SD) per Pz nei diversi compiti fonetici
• La latenza media di P3b aumenta man mano che il contrasto foneticoacustico diventa sempre più difficile da discriminare
Risultati:
Ampiezza di P3
18,43
14,64
13,25
11
• L’ampiezza di P3b è
significativamente maggiore
nel contrasto vocalico per il
luogo di articolazione
/ki/ vs. /ku/ (18,43V)
rispetto al contrasto
consonantico per il luogo di
articolazione
/ka/ vs. /ta/ (11 V),
ma non per gli altri contrasti
fonetici
Fig. 20: Ampiezza media di P3 (+SD) per Pz nei diversi compiti fonetici
• L’ampiezza media di P3b diminuisce man mano che il contrasto foneticoacustico diventa sempre più difficile da discriminare
Risultati:
Distribuzione di P3 sullo scalpo (elettrodi mediani)
Nei 4 contrasti fonetici si ha una maggiore ampiezza di P3b nella
Regione parietale,
cf. Pz (colonna bianca, riquadro rosso)
rispetto alla regione centrale,
cf. Cz (colonna nera, riquadro blu)
e rispetto alla regione frontale,
cf. Fz (colonna a righe, riquadro verde)
Risultati:
Distribuzione di P3 sullo scalpo (elettrodi parietali)
Nei 4 contrasti fonetici si ha una maggiore ampiezza
di P3b nella
Regione parietale centrale,
cf. Pz (colonna nera, riquadro rosso)
rispetto alla regione parietale sinistra,
cf. P3 (colonna a righe, riquadro giallo)
e rispetto alla regione parietale destra,
cf. P4 (colonna bianca, riquadro fucsia)
Conclusione
Henkin et al. (2008)
Bambini ebrei impiantati (Henkin et al., 2008)
• P3b è sensibile alla difficoltà di discriminazione del contrasto fonetico
– Nei contrasti più semplici da discriminare la latenza di P3 diminuisce e la sua
ampiezza aumenta
– Nei contrasti più difficili da discriminare la latenza di P3b aumenta e la sua
ampiezza diminuisce
• P3b possiede la stessa ampiezza in entrambi gli emisferi cerebrali
Bambini ebrei normoacusici (Kishon-Rabin et al., 2002)
• La complessità di discriminazione dei contrasti non influenza la latenza e
l’ampiezza di P3b nei bambini normoacusici già a partire dai 4 anni di vita
• P3b possiede ampiezza significativamente maggiore nell’emisfero sinistro (F3, C3,
P3) che è maggiormente coinvolto nel processamento linguistico
IL PUNTO DELLA SITUAZIONE
SULLA PERCEZIONE POSTIMPIANTO
[IV Parte]
• Le componenti ERPs associate alla
discriminazione uditiva (MMN e P3) possono
essere registrate nei bambini ipoacusici
impiantati, anche se non sistematicamente
(Kileny et al., 1997; Singh et al., 2004; Henkin
et al., 2008; Dinces et al.,2009)
MMN e P3
•
MMN
– Può essere registrata già dal giorno in cui viene attivato l’impianto
(Dinces et al., 2009)
– Latenza:
tende a diminuire in modo inversamente proporzionale all’aumentare dell’uso
dell’impianto (Dinces et al., 2009)
– Ampiezza:
tende ad aumentare in modo direttamente proporzionale all’aumentare dell’uso
dell’impianto (Dinces et al., 2009)
•
P3
– Viene registrata a partire dal 3 mese postimpianto (Dinces et al., 2009)
•
MMN e P3
– Distribuzione sullo scalpo:
possiedono maggiore ampiezza in corrispondenza degli elettrodi mediani Fz Cz e
Pz ed a livello bilaterale (F3 e F4, C3 e C4, P3 e P4) senza differenze significative di
ampiezza nei due emisferi (Singh et al, 2004a; (Henkin et al., 2008)
Tuttavia
•
Mancano studi longitudinali che osservino
– la percezione del bambino ipoacusico nel periodo che precede l’inserimento
dell’impianto
– la percezione postimpianto sin dall’inizio, ossia a partire dal primo mese
postimpianto e per tutto il primo anno o i primi anni postimpianto
– i bambini ipoacusici italiani in generale
•
Gli studi presenti in letteratura osservano gruppi molto eterogenei di bambini,
in cui
– i bambini osservati sono stati protesizzati ad età del tutto differenti (età
minima 4 anni – età massima 12 anni)
– I bambini sordi prelinguali vengono osservati insieme ai bambini sordi
postlinguali
– Non vengono stilati dei single case studies, ma tutti i bambini vengono
osservati parallelamente
Il progetto per lo studio sull’ipoacusia
in collaborazione
con l’U.O. di Otorinolaringoiatria
di Lecce
[V Parte]
Obiettivi
Monitorare da una prospettiva longitudinale
l’emergere e lo sviluppo delle:
• abilità di percezione linguistica
• abilità di produzione linguistica
In un gruppetto omogeneo di bambini affetti da
ipoacusia neurosensoriale (perdita uditiva ≥ 85-90dB)
congenita o acquisita nel periodo perinatale,
candidati a ricevere l’impianto cocleare
L’iter del bambino ipoacusico neurosensoriale:
dallo screening alla diagnosi
•
0 mesi: nascita
•
1 mese: prove audiologiche obiettive (screening)
– Otoemissioni acustiche: rilevano la risposta ad un suono da parte delle cellule acustiche
presenti nella coclea
– Potenziali uditivi evocati del tronco encefalico (ABR): studiano la via uditiva dalla coclea al
nervo acustico
– Elettrococleografia: rileva i potenziali uditivi della coclea e del nervo acustico
Se entrambe le orecchie risultano ‘pass’, il bambino viene classificato come normoacusico.
Se invece anche solo una delle due orecchie risulta ‘refer’, allora il bambino è
potenzialmente ipoacusico e lo screening continua
•
3 mese: ripetizione delle prove audiologiche obiettive (screening ed eventuale diagnosi)
– Se entrambe le orecchie risultano ‘pass’, allora il bambino viene classificato come
normoacusico e termina lo screening.
– Se solo una delle due orecchie risulta ‘refer’, non si interviene
– Se entrambe le orecchie risultano ‘refer’, allora il bambino è definitivamente classificato come
ipoacusico e viene fatta una diagnosi precisa: nel caso di perdita uditiva ≥ 70 dB, il bambino
viene definito candidato all’impianto
L’iter del bambino ipoacusico neurosensoriale:
dalla diagnosi alla chirurgia
•
•
6 mese:
– Inserimento della protesi acustica bilaterale: fornisce un minimo di stimolazione uditiva
al nervo acustico, ma la percezione rimane limitata.
– Inizio della riabilitazione logopedica (metodo Auditory-Verbal Therapy): consente al
bambino di familiarizzare con i suoni
18-24 mesi:
– Inserimento dell’impianto cocleare: stimola elettricamente le fibre residue del nervo
uditivo e così ripristina la sensazione uditiva nei bambini ipoacusici neurosensoriali
a. impianto in un orecchio e protesi nell’altro
b. impianto bilaterale
– Nella 4 settimana dopo l’intervento, l’impianto viene attivato: viene creata la mappa
per l’elaboratore del suono che fornirà una stimolazione personalizzata ad ogni paziente.
– La mappa viene rifatta più volte
– Prosecuzione della riabilitazione logopedica (mediante AVT): consente al bambino di
impadronirsi gradualmente della L1
Campione da studiare
Gruppo 1:
5 bambini ipoacusici che al momento della diagnosi
(screening) presentano i seguenti requisiti
• 5-6 mesi di vita
• un livello di sordità ≥ 85 dB
• malfunzionamento alla coclea (non al nervo acustico o al tronco
encefalico)
• Non sindromici né prematuri
• Figli di genitori normoacusici
• Sono esposti a L1= italiano
Gruppo 2:
5 bambini normoacusici
Monitorare la percezione linguistica
• Periodi di osservazione:
– Postprotesizzazione
dal momento in cui avviene la protesizzazione (6 mese di vita
circa) al momento che precede l’inserimento dell’impianto
(17/23 mese di vita circa)
– Postimpianto
dal momento in cui viene inserito l’impianto (18-24 mese di vita
circa) per tutto il primo anno postimpianto
• Frequenza di osservazione:
ogni 4-5 mesi sia nel 1 anno postprotesizzazione che nel 1 anno
postimpianto
• Tecniche:
Registrazione degli ERPs: complesso MMN-P3a
– MMN (memoria sensoria)
– P3a (attenzione involontaria)
Percezione linguistica
Obiettivo 1:
Osservare la morfologia degli ERPs in generale ed i parametri presentati dalla
MMN e dalla P3a (latenza, ampiezza, estensione) nel corso del periodo
postprotesizzazione (6-17 mesi circa) e postimpianto (18-30 mesi circa).
Aspettative per l’obiettivo 1:
•
•
La latenza di MMN e P3a diminuisca
nel periodo postimpianto rispetto al periodo postprotesizzazione
L’ampiezza e l’estensione di MMN e P3a aumentino
nel periodo postimpianto rispetto al periodo postprotesizzazione
a riprova del fatto le capacità di discriminazione uditiva migliorino
gradualmente nel tempo
Percezione linguistica
Obiettivo 2:
Monitorare la ‘gerarchia’ di discriminazione delle vocali e di alcune consonanti della
varietà di italiano parlato in Salento
(1). Possibili contrasti vocalici da studiare:
a. luogo di articolazione:
/i:/ vs. /u:/
b. altezza:
/i:/ vs. /ɛ:/
/i:/ vs. /a:/
(anteriore vs. posteriore)
(alto vs. medio) &
(alto vs. basso)
(2). Possibili contrasti consonantici da studiare:
a. luogo di articolazione:
/ba/ vs. /ga/
b. modo di articolazione:
/ba/ vs. /ma/
c. sonorità:
/ba/ vs. /pa/
(occl. son. bilabiale vs. velare)
(occl. son. bilab. vs. nas. son. bilab)
(occl. bilab. sonora vs. sorda)
Aspettative per l’obiettivo 2:
•
•
I contrasti più facili (ad es. /i:/ vs. /u:/ ed /i:/ vs. /a:/) vengano discriminati sin dai primi
mesi postimpianto (cf. Henkin et al., 2008)
I contrasti più fini (/i:/ vs. /ɛ:/) vengano discriminati in un secondo momento
(cf. Henkin et al., 2008)
a riprova del fatto le capacità di discriminazione uditiva migliorino gradualmente nel tempo
Monitorare la produzione linguistica
• Periodo:
– Postimpianto:
dal momento in cui viene inserito l’impianto (18-24
mese di vita circa) per tutto il primo anno postimpianto
• Frequenza di osservazione:
La produzione sarà testata ogni 4-5 mesi nel 1 anno
postimpianto
• Tecniche:
– Elicitazione/semplice registrazione di sillabe o parole
contenenti alcuni foni vocalici e consonantici
– Analisi fonetico-acustica del materiale elicitato/raccolto
Produzione linguistica
Obiettivo 1:
– Vedere come si modificano i valori di F0-F2 nel corso del primo anno
postimpianto
Aspettative per l’obiettivo 1:
•
Al miglioramento delle capacità discriminative corrispondano dei cambiamenti
nei valori formantici
•
Nei primi 6 mesi postimpianto:
i diversi foni vocalici si sovrappongano parzialmente all’interno dello spazio
vocalico (Weinberger et al., 2007)
•
Verso il 12 mese postimpianto:
ciascuna vocale inizi ad occupare una porzione ben determinata dello spazio
vocalico (Tye-Murray & Kirk, 1993; Ertmer, 2001)
Produzione linguistica
Obiettivo 2:
Capire quali vocali e quali consonanti emergano prima in produzione
Aspettative per l’obiettivo 2:
•
Il numero delle vocali e consonanti prodotte correttamente aumenti
costantemente
•
Vocali:
/a/, /i/ ed /u/ vengano realizzate per prima con maggiore accuratezza
/ɛ/ ed /ɔ/ vengano realizzate in un secondo momento
•
Consonanti:
le labiali [m, n, p, b] emergano prima rispetto a velari, palatali, fricative,
ecc.
(cf. Kent & Murray, 1982; Boysson-Bardies, 1989; Lieberman,
1980)
Grazie