TOC test

7.2.8.1(3) Inleiding

In niveau 3 van dit hoofdstuk wordt de onderliggende pathologie van AN besproken, aan de hand van Fig.1. Ook wordt behandeld welk (nog niet klinisch) audiologisch onderzoek gedaan kan worden om de effecten op het gehoor gedetailleeerd in kaart te brengen. De testen nodig om de diagnose AN te stellen zijn in niveau 2 van dit hoofdstuk beschreven.

Fig.1: Mogelijke locaties van een laesie/disfunctie welke AN veroorzaakt.

7.2.8.2(3) Presynaptische disfunctie

Binnenste haarceldisfunctie of –verlies (i)

De binnenste haarcellen vormen het eerste contact met de afferente zenuwbaan. Verlies of disfunctie van deze cellen resulteert in amplitude vermindering of verdwijnen van de SP, waarbij een vermindering van het aantal geactiveerde auditieve zenuwvezels optreedt.

Selectief verlies van binnenste haarcellen als oorzaak van AN is gerapporteerd door in premature neonaten met verhoogde ABR drempels en/of afwezige ABRs. Proefdierexperimenten hebben aangetoond dat langdurig zuurstofgebrek een groter effect kan hebben op binnenste dan op buitenste haarcellen .

Ribbon synapsen in de binnenste haarcel (ii)

Een beperking in het vrijkomen van transmitterstof vanuit de ribbon synaps is een van de voornaamste oorzaken van doofheid in neonaten met afwijkende ABRs . Het typische patroon van objectieve meetresultaten behelst: normale SP – hetgeen normaal functionerende binnenste haarcellen aantoont -, abnormale CAPs – wijzende op verminderde en/of variërende tijd van activatie van de auditieve zenuwuiteinden -, en afwezige of abnormale ABRs .

Afwijkende glutamine neurotransmitter-afgifte is in fysiologische dierproeven gevonden bij dieren met homozygote otoferlin mutaties (gecodeerd door OTOF). In mensen is een bepaalde mutatie van OTOF geassocieerd met een relatief normaal gehoor bij normale lichaamstemperatuur, maar ernstig verstoorde geluidsdetectie, spraakverstaan en verlies van CAP en ABRs bij slechts lichte koorts . Deze patiënten tonen abnormaal sterke adaptatie van subjectieve luidheid voor langdurige tonen hetgeen wijst op een afwijking in neurotransmitter-opname en/of afgifte .

7.2.8.3(3) Postsynaptische disfunctie

Afwijkingen in het functioneren van de gehoorzenuw kan plaatsvinden op diverse locaties langs de zenuw:

  1. in de ongemyeliniseerde dendrieten in de cochlea (iii)
  2. in de meer centraal gelegen dendrieten en axonen (iv en vi)
  3. in de gemyeliniseerde ganglioncellen (v)

Verlies van zenuwvezels en ganglioncellen gaat gepaard met een vermindering in de amplitude van synchrone vuringen (zie ook Fig.4 in niveau 2.).

Dendritische zenuwuiteinden

De gehoorzenuwuiteinden in de cochlea zijn ongemyeliniseerd en maken synaptisch contact met de binnenste haarcellen. Hun aantal, grootte en relatieve positie tot de haarcel varieert systematisch langs het basilaire membraan. Beschadiging van deze dendrieten resulteert in veranderde elektrofysiologische reacties: SP is normaal en CAP is sterk verminderd of zelfs afwezig. Voorbeelden van dergelijke dendriet-afwijkingen (als gevolg van bijvoorbeeld een OPA1 genmutatie vertonen een verminderde CAP amplitude, die ook nog abnormaal adapteert (vermindert) bij hogere stimulus-repetitie-frequenties. ABRs zijn afwezig of abnormaal.

Bij veroudering nemen auditieve zenuwuiteinden in de cochlea af in grootte en aantal en dragen waarschijnlijk zo bij aan presbyacusis. Beschadiging aan genoemde dendrieten wordt ook bij lawaaibeschadiging vermoed : in proefdieren worden gezwollen dendrieten en terugtrekking van synaptische connecties met binnenste haarcellen gerapporteerd als gevolg van overmatig vrijkomen van neurotransmitter. Het aantal auditieve ganglioncellen neemt in de loop der tijd langzaam af en ABRs in deze dieren vertonen een significante reductie in ABR-piek I amplitude maar niet in piek V. Deze effecten van lawaaibeschadiging en veroudering worden wel aangeduid als cochleaire neuropathie of als verborgen gehoorverlies (hidden hearing loss), omdat bij een normale gehoordrempel een afwijkend gehoor als gevolg van dendritisch falen aanwezig is. Wij beschouwen een dergelijk gehoorprobleem als een variant van AN.

Stoornissen in de auditieve ganglioncellen

Er zijn per oor ongeveer 30.000 bipolaire auditieve neurale ganglioncellen (spirale ganglion neuronen (SGN)) bij de mens . Ze zijn kwetsbaar voor diverse metabole factoren zoals hyperbilirubinemie. Patiënten met AN, veroorzaakt door genoemd proces, laten normale SP zien en afwezige CAPs, vervangen door brede negatieve potentiaal van lage amplitude, karakteristiek voor gereduceerde neurale dendritische reacties, en afwezige ABRs.

Axonale neuropathieën

Axonale neuropathieën reduceren de neurale activiteit in de auditieve zenuw en hersenstam zonder dat de cochleaire haarcellen aangetast zijn. We verwachten dan normale SPs en gereduceerde of afwezige CAPs/ABRs afhankelijk van de graad van beschadiging. Friedreichse Ataxie is een erfelijke degeneratieve stoornis die leidt tot verlies van perifere en craniale zenuwvezels waarbij de AN in bijna alle patiënten pas laat in het ziekteproces tot uiting komt. In die fase worden vaak verminderde ABR V/I amplitude-verhoudingen gevonden . In een groep Friedreichse Ataxie patiënten waar een afwezigheid van CAPs werd geconstateerd, bleken deze vervangen door een brede negatieve responsie. De gemeten SPs waren van normale latentie, doch verminderde amplitude. Hieruit zou  geconcludeerd kunnen worden dat in die gevallen ook de binnenste haarcelfunctie aangetast is.

Myeline stoornissen

De verwachting is dat afwijkingen van de myelineschede van zenuwvezels, naar en van de spirale ganglion cellen, desynchronisatie in de vuringen veroorzaakt. De afstand tussen de knopen van Ranvier in de gehoorzenuw is normaal constant. Echter, bij degenererende zenuwvezels zien we bij de kleinste afwijking in die afstand effecten op de synchronisatie. Een ziektebeeld waar dit het geval is oa Charcot-Marie-Tooth  type 1. In patiënten met deze ziekte verlengt in de ABR het interpiek interval I – II bij normaal interpiek interval III-V, hetgeen aangeeft dat in die gevallen wel de gehoorzenuw maar niet de auditieve hersenstam is aangetast .

Stoornissen in de myelinisatie kunnen samengaan met axonale beschadiging: door Wynne (2013) is gerapporteerd over een groep patiënten die stoornissen hadden passend bij zenuwvezelafwijkingen waar afwijkende ABRs gemeten werden met verminderde amplitude en verlengd piek I-V interval. Abnormale adaptatie van de ABR werd gezien in reactie op reeksen van kliks, waarbij, na een tijdje stilte, de ABR in reactie op de eerste klik normaal was maar bij de volgende reacties responsies verkleind en verlaat kwamen, hetgeen een geleidingsblok doet vermoeden. Mogelijk is dit verklarend voor verval van de stapedius-reflex sterkte.

Hypoplasie van de gehoorzenuw

Congenitale hypoplasie van de gehoorzenuw kan uni– of bilateraal voorkomen bij kinderen met fysiologisch normaal functionerende cochleae, zoals blijkt uit normale OAEs en SP. Verkleinde of afwezige ABR weerspiegelen respectievelijk de te dunne gehoorzenuw (hypoplasie) en ontbrekende gehoorzenuw (aplasie). Receptor potentialen als SPs zijn aanwezig maar CAPs en ABRs zijn typisch afwezig.

Stoornissen van de voortgeleiding in de gehoorzenuw

Een brughoektumor, zoals een vestibulair neuroom of meningeoom, presenteert zich (ook) als een gehoorstoornis gedefinieerd als AN veroorzaakt door druk op de gehoorzenuw. ABRs variëren van geheel afwezig tot duidelijk aanwezig met verlengde piek I-V intervallen. Verwijdering van de tumor kan de ABR normaliseren, hetgeen wijst op een reversibele geleidingsblokkade van de zenuwvezels.

Multiple sclerosis wordt geassocieerd met demyelinisatie van soms ook auditieve banen. Als de sclerotische plaques ook in de hersenstam voorkomen, dan kan de ABR afwijkend zijn. Piek I is typisch niet aangetast terwijl de meer centrale componenten pieken III en V afwezig kunnen zijn of verlengd in latentie.

7.2.8.4 Samenvatting perisynaptische disfuncties

Tabel 1. Overzicht van de pathologische mechanismen die een bepaalde AN fenotype kan veroorzaken, de bijbehorende primaire locatie en de typische elektrofysiologische resultaten. Voor alle locaties van laesie geldt dat de CM normaal is .

Plaats van laesie Pathologisch mechanisme Locus Etiologische voorbeelden Cochleair/NVIII activiteit Referenties
SP CAP ABR
Presynaptisch Receptor stoornis IHC Zuurstof- tekort Abnormaal Abnormaal Abnormaal (Amatuzi et al, 2001)
Synaptische stoornis Ribbon synaps Genetisch OTOF Normaal Abnormaal Abnormaal (Starr et al. 1998, Santarelli et al. 2008)
Postsynaptisch Verminderde NVIII activiteit Dendrieten Genetisch OPA I Normaal Abnormaal Abnormaal (Huang et al, 2009; Santarelli et al., 2015)
Dendrieten en axonen Perifere neuropathie

FRDA

CMT2

Normaal Abnormaal Abnormaal
(Rance et al., 2008, 2012)
Ganglion cellen Kernicterus Normaal Abnormaal Abnormaal
Desynchrone zenuwactiviteit Myeline CMT1 Normaal Abnormaal Abnormaal (Rance et al., 2012)
Hypoplasie/ Aplasie NVIII Congenitale malformaties Normaal Verkleind/ Afwezig Verkleind/

Afwezig

Geleidings- stoornis Hersenstam Akoestisch neuroma

MS

Normaal Normaal Abnormaal

CAP = compound action potential (samengestelde actiepotentiaal); CM = Cochleaire Microfonie; SP = Sommatie Potentiaal. CMT = Charcot–Marie–Tooth; FRDA = Friedreich ataxie; IHC = Inner Hair Cell (binnenste haarcel); OPA1 = optic atrophy 1 (autosomaal dominant optische atrofie).

7.2.8.5(3) Niet-klinisch audiologisch onderzoek

7.2.8.5.1(3) Psychofysisch onderzoek

Door AN wordt de relatie tussen de tijdstructuur van het geluid en die van de activiteit in de gehoorzenuw, de temporele resolutie, slechter. Normaal is er een sterke koppeling tussen die twee tijdstructuren. De gevolgen van de slechtere koppeling zijn o.a.:

  • dat de toonhoogte van geluid, bijvoorbeeld van een stem, minder secuur aan de hersenen wordt doorgegeven en ook de waarneembaarheid van een verandering van toonhoogte (verminderde frequentie discriminatie).
  • dat van de geluidsintensiteit pieken lager en breder worden en dat dalen minder diep worden, als het ware ‘vollopen’. Bijvoorbeeld, het opmerken van de korte stiltemomenten in een continu signaal is verslechterd, zodat AN-patiënten ten opzichte van normaalhorenden typisch twee tot vijf keer grotere gaten in het signaal nodig hebben om deze te kunnen waarnemen: de gapdetectiedrempel is 2 tot 5 keer vergroot.
  • dat verschillen tussen medeklinkers slechter waarneembaar zijn. Dat leidt tot meer foneemverwisselingen. Bij voorbeeld de belangrijkste aanwijzing die het verschil tussen stemloze en stemhebbende plofklanken (zoals de /t en de d/ en de /p en de b/) aangeeft is de duur van het gat tussen de medeklinker en de begeleidende klinker. Deze gaten duren slechts 30-70 ms en zijn moeilijk of niet van elkaar te onderscheiden door AN patiënten, zodat het verschil tussen medeklinkers kleiner wordt of verdwijnt. Dat zal zorgen voor verslechtering van het verstaan van spraak in rumoer en bij toename van de ernst van AN ook in stilte.
  • dat de mogelijkheid snelle signaalveranderingen op te merken verstoord is. De meeste AN patiënten zijn niet in staat om amplitude veranderingen over kleinere periodes dan 10 ms waar te nemen terwijl bij normaalhorenden deze grens op 2 ms ligt.
  • dat de kleine tijdsverschillen verloren gaan tussen de aankomst van geluid bij het linker en rechteroor voor geluiden uit andere richtingen dan midden voor. Dat maakt het richtinghoren slechter.
  • dat de ruimtelijke stroming verstoord is. In dagelijkse situaties komen geluiden van alle kanten, zodat van lokalisatie-cues gebruikgemaakt zal moeten worden om een geluid van belang van achtergrondruis te onderscheiden. Naar dit fenomeen wordt gerefereerd als ruimtelijke stroming. AN verstoort de mogelijkheid om, gebaseerd op lokalisatie, de aandacht op een bepaald geluid te richten, zodat patiënten met AN ≈ 5 dB minder gebruik kunnen maken van ruimtelijke stroming dan normaalhorende luisteraars. Deze beperking is erg invaliderend en daardoor stressverhogend.

Klinische testen naar de versmeerde tijdstructuur van geluid bij AN zijn er niet. Niet klinische testen naar dit slechter worden van de temporele resolutie zijn o.a. het meten van de de duur van een nog net waarneembaar gat in continue ruis, het meten van de net waarneembare modulatie van periodiek amplitude gemoduleerde signalen  en het meten van de nog net waarneembare verandering van toonhoogte.

Psychofysische metingen van het functioneren van de gehoorzenuw kunnen geen onderscheid maken tussen pre- en postsynaptische neuropathieën, aangezien beide in dezelfde mate de temporele verwerking verstoren. Echter dergelijke testen kunnen wel AN van cochleaire verliezen onderscheiden (Rance et Starr, 2015) bijvoorbeeld door het meten van de gap-detectiedrempel) of snelle amplitude modulatie  (AN patiënten scoren in het eerste geval 83% en tweede geval 97% buiten het 95% waarschijnlijkheidsgebied van sensorische verliezen). Verstoorde verwerking van auditieve temporele cues wordt veroorzaakt door zowel pre- als postsynaptische neuropathie. Presynaptische neuropathie (zoals bv de al eerder genoemde OTOF mutatie) vermindert de afgifte van transmitterstof, als ook de opname of opslag daarvan, hetgeen zowel het aantal geactiveerde vezels als ook de kwaliteit van de neurale vuringen beïnvloedt. Op vergelijkbare wijze vermindert bij postsynaptische stoornissen het aantal geactiveerde neuronen en (in het bijzonder in gevallen waar de myeline is aangetast) de temporele synchronie van hun vuringen.

7.2.8.5.1.1(3) Toonhoogte onderscheidend vermogen

De nauwkeurigheid waarmee een luisteraar de toonhoogtes van twee – na elkaar aangeboden – tonen van verschillende frequenties kan gelijkstellen heet het ‘Just Noticable Difference for Frequency’ (JNDF) of het ‘Difference Limen for Frequency’ (DLF). Er is geen standaard klinische test voor het meten van dit vermogen, maar er zijn diverse experimentele testen beschikbaar en beschrijvingen van de afwijkingen gevonden bij AN (Fig. 2; naar gegevens van ).

Fig.2: Het juist waarneembare verschil in de frequentie van een zuivere toon (verticaal) als functie van de toonfrequentie (horizontaal), gemeten in een groep van 4 normaalhorenden en een groep van 12 AN-patiënten.

Recent onderzoek laat zien dat er, bij een vergelijkbaar gehoorverlies 30 – 90 dB, wel significante verschillen zijn tussen een groep met cochleaire disfunctie en een groep met AN, maar dat de overlap tussen de groepen zo groot is dat de uitkomst van de meting per individuele patiënt zelden betekenisvol is, zie Fig.3.

Fig.3: Frequentie-verschildrempel (verticaal) uitgezet tegen de frequentie van een zuivere toon (horizontaal), gemeten bij een groep AN patiënten en een groep patiënten met cochleair verlies. Het toonaudiometrisch verlies is in beide groepen hetzelfde (30-90 dB).

7.2.8.5.1.2(3) Gat-detectie (gap-detection)

Het waarnemen van een kortdurend gat in de geluidsstroom is van groot belang bij het verstaan van spraak, van met name de plofklanken. Omdat bij AN de precieze tijdstructuur van geluid versmeerd kan worden, is te verwachten dat bij AN het gat in de geluidsstroom groter moet zijn om nog waargenomen te kunnen worden, dan bij normaal horenden of patiënten met een cochleair verlies. Fig.4 laat dit zien. Zeng et al (2005) rapporteerden dat, bij stijgend sensatieniveau, bij (N=7) voor normaalhorenden de gat-detectiedrempel afneemt tot minder dan ongeveer 3 ms bij 50 dB SL Bij een groep van 20 AN-patiënten is de afname veel minder sterk met het sensatieniveau en daalt de drempel tot 10-20 ms bij de hogere sensatieniveaus, zie Fig.4 (naar gegevens van Zeng et al (2005).

Fig.4: De ondergrens voor het waarnemen van een gat in witte ruis (gemiddelde en standaardfout verticaal) als functie van het sensatieniveau (horizontaal).

Een studie van beschrijft de dichtheid van waarschijnlijk nog functionele zenuwvezels in de gehoorzenuw gemeten bij een groep van 10 AN-patiënten met geslachtsgebonden erfelijke etiologie (AUNX1). De gegevens, zie Fig.5, suggereren dat deze dichtheid samenhangt met de gat-detectiedrempel van die patiënten: hoe lager de vezeldichtheid hoe hoger de gat-detectiedrempel voor een gat in brede band ruis (0-6 kHz), zie Fig.5 (naar gegevens van Zanin et al, 2020).

Fig.5: Dichtheid van de vezels in de gehoorzenuw (willekeurige eenheid, verticaal) bij 11 AN-patiënten met AUNX1-gen bepaalde AN, als functie van hun gatdetectiedrempel. Hoe lager de vezeldichtheid, hoe hoger de duur van het nog net detecteerbare gat in de geluidsstroom. De blauwe lijn is het resultaat van lineaire regressieanalyse. De correlatie, 0.59, is niet significant, maar toont mogelijk wel een trend.

7.2.8.5.1.3(3) Modulatie-detectie (Modulation Transfer Function)

Ook weer omdat bij AN de tijdstructuur van geluid in de gehoorzenuw wordt versmeerd, worden snelle niveauveranderingen van het geluid niet goed doorgegeven aan het brein. Een manier om te meten hoe goed of slecht dat nog gaat is het meten van de zogenaamde modulatiedrempel, dat is de modulatiediepte van een periodiek gemoduleerd geluid, welke nog net waarneembaar is. vergeleek de modulatiedrempel van 25 normaalhorenden en 21 AN patiënten voor gemoduleerde witte ruis. Fig.6 laat het resultaat zien. Bij de onderzochte groep van AN-patiënten liggen de drempels voor alle modulatiefrequenties ongeveer een factor 10 slechter, zie Fig.6 (naar gegevens van Narne, 2013).

Fig.6: Gemiddelde modulatiedrempels voor witte ruis bij 25 normaal horenden en 21 AN-patiënten. Verticaal staat de modulatiediepte in dB. De waarde wordt berekend met 20log(m), waarbij m staat voor de modulatiediepte van de sinusvormig-amplitude-gemoduleerde ruis. 100% gemoduleerde ruis, m=1, komt overeen met 0 dB. 1% modulatie komt overeen met -20 dB. De AN-patiënten hebben als groep dus een veel grotere modulatiediepte nodig om de modulatie te kunnen waarnemen. De foutstrepen geven plus&min één standaarddeviatie in de metingen weer. Deze is voor de AN-patiënten duidelijk groter, dus die verschillen onderling veel meer dan de normaalhorenden.

Voor het spraakverstaan heeft het slechter kunnen waarnemen van modulaties natuurlijk nadelige gevolgen. Een studie van laat dat zien, zie Fig.7. Hoe beter de modulatiedetectiedrempel is, hoe hoger de spraakverstaanscore.

Fig.7: Amplitude Modulatie Detectiedrempel, gemeten voor brede band ruis met een modulatiefrequentie van 10 Hz, uitgezet tegen de CVC Foneemscore bij 14 kinderen met AN. 0 dB betekent 100% modulatiediepte. De blauwe lijn is de lineaire regressielijn. De correlatie, R= 0.95, tussen modulatiedrempel en CVC score is zeer significant (p<0.0001).

7.2.8.5.1.4(3) Lokalisatie en lateralisatie van geluid

Het schatten van de richting waar geluid vandaan komt, komt tot stand doordat de hersenen de kleine verschillen verwerken van aankomsttijd en intensiteit tussen de geluiden die beide oren bereiken. Lokalisatie van hoogfrequent geluid wordt voornamelijk bepaald door waarneming van links-rechts verschillen in intensiteit, hetgeen nauwelijks aangetast wordt door AN, zie Fig.8-A, (naar gegevens van Zeng et al, 2005). Daarentegen wordt de lokalisatie van laagfrequente geluiden hoofdzakelijk door temporele links-rechts verschillen bepaald. Daarbij treden links-rechts tijdsverschillen op die in de orde van 50 µs liggen en de waarneming daarvan kan bij AN ernstig verstoord zijn. Terwijl normaal horenden richtingsveranderingen van minder dan 3° kunnen detecteren, kunnen AN patiënten soms pas verschillen opmerken boven de 90°, zie Fig.8-B (naar gegevens van Zeng et al, 2005).

De klassieke klinische richtinghoren testen zijn in Nederland gericht op het vaststellen dat dit vermogen nog binnen 45° nauwkeurig is (vanwege inmiddels afgeschafte regelgeving voor binaurale hoortoestelaanpassing). Het normale vermogen tot richtinghoren is veel nauwkeuriger dan 45°. Er zijn diverse experimentele testen beschikbaar .

Een variant op het testen van het vermogen richting te horen is het waarnemen van lateralisatie  van geluid aangeboden via een hoofdtelefoon . Zoals hierboven besproken ontstaat bij AN een verslechterde lateralisatie door de verslechterde waarneming in tijdsverschillen (faseverschillen).

Fig.8: Paneel A toont de lateralisatiesterkte als functie van de toonfrequentie, voor de ILD waarden 0 en -10 dB, voor een groep normaalhorenden en een groep AN-patiënten. Lateralisatiesterkte +3 betekent dat het geluid helemaal rechts gehoord wordt en – 3 staat voor helemaal links. Paneel B toont de lateralisatie sterkte voor interauraal faseverschil bij 500 Hz. Het betreft in beide panelen dezelfde groepen, 3 normaalhorenden en 3 AN-patienten.

7.2.8.5.1.5(3) Ruimtelijke stroming (streaming)

Het effect van AN op ruimtelijke stroming kan bepaald worden door de drempel van spraak in spraakruis te bepalen in verschillende ruimtelijke condities. Voor normaal horenden is er een ruimtelijk voordeel wanneer de de spraakruis ruimtelijk wordt gescheiden van de spraakbron. Er worden dan twee situaties vergeleken: 1. met bron en stoorbron van voren ( beide op 0⁰ ) met 2. bron van voren en stoorbron van opzij (bron op 0⁰ en stoorbron op 90⁰). Het verschil in de spraak-in-ruisdrempel van beide situaties wordt het ruimtelijk voordeel genoemd. Voor normaal horenden ligt dat rond de 12 dB, voor patiënten met AN kan dat afnemen tot vrijwel 0 dB. In Fig. 9 (naar gegevens uit ) zien we hier een voorbeeld van: patiënten uit twee groepen laten een verminderd ruimtelijk voordeel zien, afhankelijk van de ernst van de ziekte (Friedreich Ataxia en Charcot-Marie-Tooth neuropathie patiënten, allen met normale toondrempels).

Fig.9: De ernst van twee neurologische aandoeningen verticaal (FARS Score en CMTN Score) uitgezet tegen het Ruimtelijk Voordeel in dB, behaald voor de spraak-in-ruis drempel door een 90 graden scheiding van ruis- en spraakbron, door ‘ruimtelijke stroming’. Voor beide groepen (23 met Friedreichse Ataxie en 11 met de ziekte van Charcot-Marie-Tooth is de negatieve correlatie zeer significant, R-waarde respectievelijk 0.81 en 0.86, bij p-waarden <0.001. Dus hoe ernstiger de ziekte, hoe minder ruimtelijk voordeel.

7.2.8.5.1.6(3) Foneemidentificatie in het spraakverstaan

In een spraakklank bestaande uit een medeklinker gevolgd door een klinker is de duur van de overgang naar de stabiele klank van de klinker bepalend voor de verschillen, tussen bijvoorbeeld /ba en /pa. De overgangsduur is een aantal milliseconden. De precisie waarmee de duur van die overgang waargenomen kan worden bepaalt mede hoe gemakkelijk het onderscheid tussen dergelijke spraakklanken gemaakt kan worden. Fig.10 (naar gegevens van ) toont dat deze precisie voor AN patiënten veel slechter is dan normaal. Kumar en Jayaram varieerden die duur en vroegen hun proefpersonen of ze het verschil tussen klanken  met een verschillende overgangsduur konden horen. Normaalhorenden kunnen dat verschil bij gemiddeld ruim 40 ms duurverschil waarnemen, maar AN-patiënten hadden daar ruim 100 ms duurverschil voor nodig. Voor andere medeklinker-klinker combinaties liggen de drempels voor variatie van de overgangsduur bij AN-patiënten ook een factor 2 tot 5 keer slechter.

Fig.10: Het juist-waarneembare verschil van de overgangsduur naar de klinker in medeklinker-klinker combinaties gevonden bij 30 normaal horenden en 30 AN patiënten.

7.2.8.5.1.7(3) Categoriale waarneming

Bij het spraakverstaan maakt het brein het onderscheid tussen zeer op elkaar lijkende spraakklanken door middel van categoriale waarneming: klanken, die akoestisch tussen de twee alternatieve klanken inliggen worden waargenomen als ofwel de ene ofwel de andere klank.

gebruikten een variatie van Voice-Onset-Time (VOT) van 0-88 ms, om klanken tussen /aba/ en /apa/ te maken. Zowel psychofysisch als met ERPs (Event Related Potentials; P1-N2 amplitude en latentie) werd de VOT-grenswaarde gemeten, waarbij de omslag ligt voor het waarnemen van ofwel /aba/ of /apa/. Beide methoden gaven dicht bij elkaar liggende resultaten. In Fig.11 (naar gegevens van McFayden et al, 2020) zijn de resultaten weergegeven voor 11 AN patiënten, allen in de leeftijd van 6 – 13 jaar.

Fig.11: Voor 11 kinderen met AN staat hier de woordscore voor spraakverstaan in stilte verticaal uit tegen de categoriale grenswaarde voor de Voice-Onset-Time, in het onderscheid tussen /aba/ en /apa/. De grenswaarde is psychofysisch en elektrofysiologisch gemeten, met vergelijkbare uitkomsten. Hoe slechter het verstaan, hoe groter de grenswaarde.

7.2.8.5.2(3) Fysiologisch onderzoek

Er is vaak gezocht naar fysiologische testen, die hetzelfde kunnen meten, als bijvoorbeeld bovenstaande psychofysische testen. Hoewel er significante correlaties gevonden zijn bleken de psychofysische testen in het algemeen beter van kwaliteit , d.w.z. systematische betere uitkomsten te laten zien dan de fysiologische testvorm.

Voor waarneming van toon-frequentieverandering en voor detectie van een gat in een continue toon is wel een significante correlatie tussen de uitkomsten van psychofysische en elektrofysiologische metingen gevonden, maar er werden geen  AN-patiënten geïncludeerd in deze studies.

Zoals hierboven gemeld is voor categoriale waarneming door AN-patiënten, is wel gerapporteerd dat de subjectieve en objectieve uitkomsten overeenkomen (McFayden et al, 2020).

7.2.8.6(3)Samenvattend: audiologisch onderzoek

Tabel 2

 

Test Locatie Onderzoeksparameter Stimulus Resultaten
Normaal Cochleaire SH AN
Geluids- detectie Hele gehoorbaan* Toonaudiogram

(drempel geluidsdetectie)

Pure tonen

(250 Hz–8 kHz)

≤15 dB HL Abnormaal 

(20–120 dB HL+)

Normaal/ Abnormaal

(0–120 dB HL+)

Spraakverstaan Cochlea-hersenen Woord- of zinsverstaan Spraak in stilte ≈100% Abnormaal

(70–100%)

Abnormaal

(50–80%)

Spraak in lawaai ≈50% Abnormaal

(30–50%)

Abnormaal

(0–30%)

Frequentie discriminatie Cochlea Difference limen (JNDF)

(drempel voor detectie van toonhoogteverandering)

Hoogfreq tonen

(≥1 kHz)

<100 Hz Abnormaal

(100–150 Hz)

Normaal
Cochlea + neuraal Laagfreq tonen

(<1 kHz)

<10 Hz Abnormaal

(10–20 Hz)

Abnormaal

(>80 Hz)

Intensiteits discriminatie Cochlea DLI

(drempel voor verandering in luidheid)

Tonen <3 dB Normaal Normaal
Dynamisch bereik: ‘net hoorbaar tot ‘oncomfortabel’ Tonen 90 dB Abnormaal (recruitment)

20–70 dB

Normaal
Temporele discriminatie Neuraal JND voor timing

(drempel voor verandering in timing)

Gapdetectie (stille periode in continu geluid) ≤5 ms Normaal Abnormaal (>20 ms)
Amplitude modulatie detectie

(snelle veranderingen in intensiteit) [bv 150Hz]

ampiltude- modulatie

(≤10%) [−20 dB]

NormaalT Abnormaal

(>50% [–6 dB])

Richting horen Hersenstam

(binaurale integratie)

JND voor richting

(drempel voor verandering in richting v geluid)

Hoogfrequente signalen <3° Normaal Normaal
Laagfrequente signalen <3° Normaal Abnormaal (>90°)
Ruimtelijke stroming Hersenstam (binaurale integratie) Spraakverstaan voordeel (dB) bij ruimtelijke scheiding van signaal en stoorgeluid Testspraak en stoorgeluid komen van verschillende horizontale richtingen (typisch gescheiden door 90°) ≥10 dB Abnormaal

(5–10 dB)

Abnormaal

(<5 dB)

 

Referenties

Alzaher, M., Serrano, P., Tardieu, J., Barone, P., Marx, M., & Nieto, P. (2021). Contribution of a method of assessing minimum audible angle in headphones. European Annals of Otorhinolaryngology, Head and Neck Diseases, 138(5), 333–336. https://doi.org/10.1016/j.anorl.2020.12.006
Amatuzzi, M. G., Northrop, C., Liberman, M. C., Thornton, A., Halpin, C., Herrmann, B., Pinto, L. E., Saenz, A., Carranza, A., & Eavey, R. D. (2001). Selective Inner Hair Cell Loss in Premature Infants and Cochlea Pathological Patterns From Neonatal Intensive Care Unit Autopsies. Archives of Otolaryngology–Head & Neck Surgery, 127(6), 629. https://doi.org/10.1001/archotol.127.6.629
Bertoli, S., Smurzynski, J., & Probst, R. (2002). Temporal resolution in young and elderly subjects as measured by mismatch negativity and a psychoacoustic gap detection task. Clinical Neurophysiology, 113(3), 396–406. https://doi.org/10.1016/S1388-2457(02)00013-5
Billett, T. E., Thorne, P. R., & Gavin, J. B. (1989). The nature and progression of injury in the organ of Corti during ischemia. Hearing Research, 41(2–3), 189–197. https://doi.org/10.1016/0378-5955(89)90010-5
Buchman, C. A., Roush, P. A., Teagle, H. F. B., Brown, C. J., Zdanski, C. J., & Grose, J. H. (2006). Auditory Neuropathy Characteristics in Children with Cochlear Nerve Deficiency. 27(4), 10.
Chiappa, K. A. (1997). Principles of Evoked Potentials. In Evoked Potentials in Medicine (3rd ed., pp. 1–30). Lippincott-Raven.
Del Castillo, F. J., & Del Castillo, I. (2012). Genetics of isolated auditory neuropathies. Frontiers in Bioscience (Landmark Edition), 17, 1251–1265. https://doi.org/10.2741/3984
Dhanasingh, A., Jolly, C. N., Rajan, G., & van de Heyning, P. (2020). Literature Review on the Distribution of Spiral Ganglion Cell Bodies inside the Human Cochlear Central Modiolar Trunk. The Journal of International Advanced Otology, 16(1), 104–110. https://doi.org/10.5152/iao.2020.7510
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, 110(3), 577–586. https://doi.org/10.1152/jn.00164.2013
Huang, T., Santarelli, R., & Starr, A. (2009). Mutation of OPA1 gene causes deafness by affecting function of auditory nerve terminals. Brain Research, 1300, 97–104. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2009.08.083
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. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2845-09.2009
Kumar, U. A., & Jayaram, M. (2011). Speech perception in individuals with auditory dys-synchrony. The Journal of Laryngology & Otology, 125(3), 236–245. https://doi.org/10.1017/S0022215110001854
Laury, A. M., Casey, S., McKay, S., & Germiller, J. A. (2009). Etiology of unilateral neural hearing loss in children. International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology, 73(3), 417–427. https://doi.org/10.1016/j.ijporl.2008.11.012
Liberman, M. C., & Kujawa, S. G. (2017). Cochlear synaptopathy in acquired sensorineural hearing loss: Manifestations and mechanisms. Hearing Research, 349, 138–147. https://doi.org/10.1016/j.heares.2017.01.003
Ludwig, A. A., Zeug, M., Schönwiesner, M., Fuchs, M., & Meuret, S. (2019). Auditory localization accuracy and auditory spatial discrimination in children with auditory processing disorders. Hearing Research, 377, 282–291. https://doi.org/10.1016/j.heares.2019.04.009
McFayden, T. C., Baskin, P., Stephens, J. D. W., & He, S. (2020). Cortical Auditory Event-Related Potentials and Categorical Perception of Voice Onset Time in Children With an Auditory Neuropathy Spectrum Disorder. Frontiers in Human Neuroscience, 14, 184. https://doi.org/10.3389/fnhum.2020.00184
Michalewski, H. J., Starr, A., Nguyen, T. T., Kong, Y.-Y., & Zeng, F.-G. (2005). Auditory temporal processes in normal-hearing individuals and in patients with auditory neuropathy. Clinical Neurophysiology, 116(3), 669–680. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2004.09.027
Moser, T., Predoehl, F., & Starr, A. (2013). Review of hair cell synapse defects in sensorineural hearing impairment. Otology & Neurotology: Official Publication of the American Otological Society, American Neurotology Society [and] European Academy of Otology and Neurotology, 34(6), 995–1004. https://doi.org/10.1097/MAO.0b013e3182814d4a
Narne, V. K. (2013). Temporal Processing and Speech Perception in Noise by Listeners with Auditory Neuropathy. PLoS ONE, 8(2). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0055995
Palmer, S. B., & Musiek, F. E. (2014). Electrophysiological gap detection thresholds: effects of age and comparison with a behavioral measure. Journal of the American Academy of Audiology, 25(10), 999–1007. https://doi.org/10.3766/jaaa.25.10.8
Parthasarathy, S., & Shetty, H. N. (2021). Determining attributed factors of hearing handicap in individuals with auditory sensory and neural pathology. Brazilian Journal of Otorhinolaryngology, S1808-8694(21)00126-9. https://doi.org/10.1016/j.bjorl.2021.06.003
Perrott, D. R., & Saberi, K. (1990). Minimum audible angle thresholds for sources varying in both elevation and azimuth. The Journal of the Acoustical Society of America, 87(4), 1728–1731. https://doi.org/10.1121/1.399421
Rance, G., & Starr, A. (2015). Pathophysiological mechanisms and functional hearing consequences of auditory neuropathy. Brain, 138(11), 3141–3158. https://doi.org/10.1093/brain/awv270
Rance, G., Corben, L., Barker, E., Carew, P., Chisari, D., Rogers, M., Dowell, R., Jamaluddin, S., Bryson, R., & Delatycki, M. B. (2010). Auditory Perception in Individuals with Friedreich’s Ataxia. Audiology and Neurotology, 15(4), 229–240. https://doi.org/10.1159/000255341
Rance, G., Ryan, M. M., Carew, P., Corben, L. A., Yiu, E., Tan, J., & Delatycki, M. B. (2012). Binaural speech processing in individuals with auditory neuropathy. Neuroscience, 226, 227–235. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2012.08.054
Rance, G., Beer, D. E., Cone-Wesson, B., Shepherd, R. K., Dowell, R. C., King, A. M., Rickards, F. W., & Clark, G. M. (1999). Clinical findings for a group of infants and young children with auditory neuropathy. Ear and Hearing, 20(3), 238–252. https://doi.org/10.1097/00003446-199906000-00006
Rance, G., Chisari, D., O’Hare, F., Roberts, L., Shaw, J., Jandeleit-Dahm, K., & Szmulewicz, D. (2014). Auditory neuropathy in individuals with Type 1 diabetes. Journal of Neurology, 261(8), 1531–1536. https://doi.org/10.1007/s00415-014-7371-2
Rance, G., Ryan, M. M., Bayliss, K., Gill, K., O’Sullivan, C., & Whitechurch, M. (2012). Auditory function in children with Charcot–Marie–Tooth disease. Brain, 135(5), 1412–1422. https://doi.org/10.1093/brain/aws085
Santarelli, R., Starr, A., Michalewski, H. J., & Arslan, E. (2008). Neural and receptor cochlear potentials obtained by transtympanic electrocochleography in auditory neuropathy. Clinical Neurophysiology, 119(5), 1028–1041. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2008.01.018
Santarelli, R., del Castillo, I., Cama, E., Scimemi, P., & Starr, A. (2015). Audibility, speech perception and processing of temporal cues in ribbon synaptic disorders due to OTOF mutations. Hearing Research, 330, 200–212. https://doi.org/10.1016/j.heares.2015.07.007
Shapiro, S. M. (2003). Bilirubin toxicity in the developing nervous system. Pediatric Neurology, 29(5), 410–421. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2003.09.011
Shirane, M., & Harrison, R. V. (1987). The effects of hypoxia on sensory cells of the cochlea in chinchilla. Scanning Microscopy, 1(3), 1175–1183.
Starr, A., Sininger, Y., Winter, M., Derebery, M. J., Oba, S., & Michalewski, H. J. (1998). Transient deafness due to temperature-sensitive auditory neuropathy. Ear and Hearing, 19(3), 169–179. https://doi.org/10.1097/00003446-199806000-00001
STARR, A., McPHERSON, D., PATTERSON, J., DON, M., LUXFORD, W., SHANNON, R., SININGER, Y., TONAKAWA, L., & WARING, M. (1991). ABSENCE OF BOTH AUDITORY EVOKED POTENTIALS AND AUDITORY PERCEPTS DEPENDENT ON TIMING CUES. Brain, 114(3), 1157–1180. https://doi.org/10.1093/brain/114.3.1157
Starr, A., Picton, T. W., Sininger, Y., Hood, L. J., & Berlin, C. I. (1996). Auditory neuropathy. Brain: A Journal of Neurology, 119 ( Pt 3), 741–753. https://doi.org/10.1093/brain/119.3.741
Vonck, B. M. D., Lammers, M. J. W., Schaake, W. A. A., van Zanten, G. A., Stokroos, R. J., & Versnel, H. (2021). Cortical potentials evoked by tone frequency changes compared to frequency discrimination and speech perception: Thresholds in normal-hearing and hearing-impaired subjects. Hearing Research, 401, 108154. https://doi.org/10.1016/j.heares.2020.108154
Wynne, D. P., Zeng, F.-G., Bhatt, S., Michalewski, H. J., Dimitrijevic, A., & Starr, A. (2013). Loudness adaptation accompanying ribbon synapse and auditory nerve disorders. Brain, 136(5), 1626–1638. https://doi.org/10.1093/brain/awt056
Zanin, J., Dhollander, T., Rance, G., Yu, L., Lan, L., Wang, H., Lou, X., Connelly, A., Nayagam, B., & Wang, Q. (2020). Fiber-Specific Changes in White Matter Microstructure in Individuals With X-Linked Auditory Neuropathy. Ear and Hearing, 41(6), 1703–1714. https://doi.org/10.1097/AUD.0000000000000890
Zeng, F.-G., Kong, Y.-Y., Michalewski, H. J., & Starr, A. (2005). Perceptual consequences of disrupted auditory nerve activity. Journal of Neurophysiology, 93(6), 3050–3063. https://doi.org/10.1152/jn.00985.2004

Auteurs:

Prijs en Van Zanten, revisie feb. 2024

1ste versie apr 2011 (auteurs: Kapteyn, Simkens, Van Zanten)

Woordenlijst

A   B   C  D   F   G   H