Pitch-related auditory skills in children with cochlear implants: The role of auditory working memory, attention and music

Väitöskirja. Helsingin yliopisto

Torppa, R. (2015)

Kuulovammaiset lapset

Tiivistelmä:

Sisäkorvaistute (SI) mahdollistaa syntymäkuurojen lasten puhekielen kehityksen. SI-lasten puhekielen taidot vaihtelevat kuitenkin paljon ja ovat usein heikompia kuin kuulevilla lapsilla. Tämä saattaa liittyä SI:n heikkoon kykyyn välittää äänten korkeuksia. Tässä väitöskirjassa tarkasteltiin puhekielen kehitystä tukevien, äänen korkeuksien havaitsemiseen liittyvien hermostollisten mekanismien, kuulomuistin ja kuuntelutaitojen kehitystä 4–13-vuotiailla kuulevilla lapsilla sekä lapsilla, joiden SI oli aktivoitu varhaisessa iässä. Musiikillisten äänten hermostollista erottelua ja kuulotarkkaavuutta tarkasteltiin mittaamalla kuuloherätevasteita aivosähkökäyrällä (EEG). Sana- ja lausepainon havaitsemista ja näihin liittyvien akustisten vihjeiden erottelukykyä tutkittiin kuuntelukokeilla ja kuulomuistia numerotoistotestillä. Musiikin harrastamisen tiedetään parantavan kuulevien lasten kuulohavaintotaitoja ja kuulomuistia, ehkä myös kuulotarkkaavuutta. Siksi tarkastelimme SI-lasten ryhmässä musiikkiaktiviteettien yhteyksiä mittaustuloksiimme. Tutkimme myös, onko musiikin havaitseminen yhteydessä sanapainon tai suuntien havaitsemiseen kuulevilla aikuisilla. Havaitsimme, että SI-lasten kuuloherätevasteet olivat hyvin samantapaisia kuin kuulevien lasten. Kuitenkin vasteet erityisesti muutoksille soittimesta toiseen (äänen laatu) ja äänen korkeudessa heijastivat SI-lasten heikkoa kuuloerottelukykyä ja -tarkkaavuutta. Säännöllisesti kotona laulavien SI-lasten kuulotarkkaavuusvasteet kehittyivät voimakkaammiksi ja nopeammiksi kuin muiden SI-lasten. Nämä vasteet olivat nopeampia paremman kuulomuistin myötä. Tulokset viittaavat laulavien SI-lasten hyvään hermostolliseen erottelukykyyn, kuulotarkkaavuuden aivoverkostojen kehitykseen ja kuulomuistin päivitykseen. Sana- ja lausepainon havaitseminen parantui hyvän äänen korkeuden (f0) ja voimakkuuden erottelun sekä kuulomuistin myötä, joissa vain ohjattuihin musiikkiaktiviteetteihin osallistuneet SI-lapset kehittyivät yhtä hyvin kuin kuulevat lapset. Musiikin rytmien havaitseminen parantui hyvän sanapainon ja suuntien havaitsemisen myötä. Tulokset korostavat musiikin havaitsemisen olevan yhteydessä musiikin rytmien havaitsemiseen, ei pelkästään äänen korkeuksien ja laatujen havaitsemiseen. Ne korostavat kotona laulamisen sekä äänen korkeuden, myös rytmin havaitsemisen harjoituksia ja suuntavihjeitä (kuten laululeikkejä), sisältävän ohjatun musiikkitoiminnan tärkeyttä SI lasten puhekielen ja elämänlaadun parantamisessa.

Abstract:

The cochlear implant (CI) provides a sensation of hearing and the opportunity to develop spoken language for deaf-born children. However, many CI children show poor language outcomes, which may be related to the deficiency of CIs in delivering pitch. The present thesis studies the development of those neural processes and behavioural skills linked to the perception of pitch which may play a role in language acquisition. We measured with event-related brain potentials (ERPs) the neural discrimination of and attention shift to changes in music, the perception of word and sentence stress and related acoustic cues, and the auditory working memory (forward digit span) in 4̶–13-year-old normally hearing (NH) and early-implanted children. We studied how the development of these aspects is related to musical activities known to advance brain development and perceptual skills in the NH population, and whether the perception of music (pitch or rhythm) is connected to word stress or visuospatial perception in NH adults. With regard to the development of neural responses, we found for the CI children usually well-formed ERP waveforms resembling those found for the NH children. However, some brain responses implied impoverished processing for the CI children, especially for timbre and pitch. The CI children who sang regularly at home were advantaged over the other CI children for the development of attention shift, which was linked to improved auditory working memory, implying better neural discrimination, an advantaged development of neural networks for attention and better updating of auditory working memory for the CI singers. We found that for the CI children perception of word and sentence stress improved with improving discrimination of pitch (f0) and intensity and auditory working memory. For the perception of stress and related aspects, including pitch and auditory working memory, only the CI children participating in supervised musical activities performed and developed similarly to the NH children. Moreover, the perception of musical rhythm improved with improving word stress and visuospatial perception for the NH adults. Thus, the results indicate that (i) perception of music and speech are connected not only via pitch and timbre, but also via rhythm, and (ii) the combination of singing at home and taking part in supervised musical activities, using also rhythmic exercises and visual cues, might be the best way to optimize pitch-related abilities, underlying cognitive functions, spoken language skills and quality of life for early-implanted children.

Lue väitöskirja (PDF)