A jobb fül előnyének figyelemre méltó története

kutatás | január 2018 Hearing Review

James Jerger, PhD

nincs szimmetrikus hallási rendszerünk, és ez érdekes kérdéseket vet fel.

jó okok miatt az emberek hallórendszere a jobb fül előnyével (vagy a bal fül hátrányával) fejlődött ki, mivel a beszédfeldolgozás több agyat igényelt. Ez a cikk az olvasókat a hallórendszer rendkívüli útjára vezeti, és megvizsgálja a jobb fül előnyének néhány érdekes következményét a binaurális feldolgozás, a beszéd megértése és az erősítés szempontjából.

sokan nehezen hiszik el, hogy a hallórendszer nincs tökéletes szimmetriában. Nem tudják elfogadni, hogy az egyik fül bármilyen módon eltérhet a másiktól. De valóban ez a helyzet. Jól megalapozott, hogy a beszédfelismerés valamivel másképp valósul meg a jobb fül bemeneténél, mint a bal fül bemeneténél. Ez a “jobb fül előnye” (REA) története. Rendkívüli utazásra visz minket a halló idegrendszeren belül.

hibáztasd az evolúciót

el tudjuk képzelni, hogy az evolúciós idő egy korábbi pontján a teljes hallórendszer nagyjából szimmetrikus volt a főemlősökben, más emlősökben és az állati élet különböző alacsonyabb formáiban. Valóban, a szimmetrikus rendszer ideális volt a Felhasználási, amelyre a hallási rendszerek feladata volt, elsősorban azimut irányultság és a teremtés hallási tér—a ” sztereofonikus hatás.”A vadon élő állatok számára a játék neve mindig is a túlélés volt: enni és elkerülni, hogy megegyék. A kétfülű rendszert kiválóan tervezték ennek a kérdésnek a kezelésére. Az irányosság érdekében a két fül biztosítja a szükséges információkat az interaurális idő-és intenzitáskülönbségek formájában. Ezeket a két fül adatait összehasonlítjuk az agytörzsben, ami az azimut kiszámítását eredményezi abban a vízszintes síkban, ahonnan az érdeklődés hangja látszik. A behatoló természetének és méretének vizuális elemzése után általában harc vagy menekülés kérdése.

evolúciós módosítás

az emberek esetében az eredetileg szimmetrikus hallórendszer jelentősen módosult. Az elmúlt 50 millió évben mi emberek kifejlesztettük a beszédhangok előállításának és észlelésének képességét; kezdetben a szótagokat, amelyeket aztán szavakká, a szavakat pedig mondatokká lehetett kombinálni, mind az emberi koronaékszer hordozóját képezve: a beszélt nyelvet. Nem meglepő, hogy ez egy kis munkát igényelt. A beszédtermelés összetett jelenség. Gondolhat rá, mint egy akusztikus energiaáramra, amely az idő múlásával kétféle módon változik:

1) Nagyon gyors (milliszekundum tartományban) változások az amplitúdóban és a frekvenciában, és

2) viszonylag lassabb (másodperces tartományban) változások a teljes energiaburkolatban.

az előbbi a magánhangzókat és mássalhangzókat meghatározó információkat közvetíti; az utóbbi a mondatok és mondatok prozódikus jellemzőit közvetíti.

és itt térünk el a teljes hallórendszer eredeti szimmetriájától. A bal agyfélteke hallókéregének részei úgy fejlődtek ki, hogy feldolgozzák az akusztikus áram gyors amplitúdóját és frekvenciaváltozásait. Hasonlóképpen, a jobb agyfélteke hallókéregének részei úgy fejlődtek ki, hogy feldolgozzák a teljes akusztikus burok lassabb változásait.

ezeknek a folyamatoknak a finomabb részletei elkerülhetetlenül valamivel összetettebbek, mint azt ez az egyszerű kép sugallja, de jelenlegi céljainkhoz—a jobb fül előnyének elemzéséhez-megteszik. Mivel az amplitúdó és a frekvencia gyors változásai hordozzák a beszédhullám alapvető érthetőségi információinak nagy részét, a bal agyfélteke a beszédfelismerés domináns féltekéjévé vált, míg a jobb agyfélteke a lassabb változások időbeli feldolgozásának domináns féltekéjévé vált (pl. a folyamatban lévő beszéd stresszmintái).

Dichotikus hallgatás és REA

a beszédértés audiológiai kutatásainak nagy része az egy szótagú szavak felismerésének méréseit foglalta magában. Jellemzően egy szó, általában mássalhangzó-magánhangzó-mássalhangzó (CVC) kerül bemutatásra; a hallgató válaszát helyesnek vagy helytelennek értékelik. Mivel nehéz prozódiát adni az egy szótagú szavaknak, a szó sikeres megismétlése csak a nagyon gyorsan változó események fonológiai elemzését igényli, amelyek meghatározzák, hogy melyik két mássalhangzó, a kezdeti és a végső, és melyik magánhangzó hallható. Pontosan ezek azok a jellemzők, amelyekre a bal félteke szakosodott. Ez egy nagyon sikeres fonológiai processzor.

most előfordul, hogy mindkét fül végül a bal agyfélteke processzorához kapcsolódik, de mivel a fülek az agyféltekékhez kapcsolódnak, a jobb fül bemenete valamivel korábban éri el a bal agyféltekét, mint a bal fül bemenete. Ez enyhe előnyt biztosít a jobb fülnek, ha mindkét fül egyidejűleg stimulálódik (dichotikusan).

ezt az okot először a dichotikus hallgatás tesztje írta le. A dichotikus hallgatási paradigmát egy angol pszichológus, Donald Broadbent (1926-1993) vezette be. Ő bemutatott pár számjegy dichotikusan, hogy egy másik számjegy mindkét fül egyszerre. Például a “három” szó az egyik fülre, egyidejűleg a “nyolc” szó a másik fülre. Ezt az eljárást alkalmazta a figyelem és a rövid távú emlékezés tanulmányozására, de nem hasonlította össze a két fül pontosságát.Doreen Kimura (1933-2013) a Montreali Neurológiai Intézet Brenda Milner neuropszichológiai laboratóriumának végzős hallgatója volt az 1960-as évek elején. Kimura és Milner saját dichotic digit tesztet készítettek azzal a céllal, hogy a temporális lebeny epilepsziában szenvedő betegekre alkalmazzák. De, mint az agysérülés hallgatói, tisztában voltak azzal, hogy az adatokat fülenként kell elválasztani. Utasították a hallgatót, hogy ismételje meg mindent, amit mindkét fülben hallott, de aztán elválasztotta a jobb fülét a bal fül válaszaitól. Az epilepsziás betegek tesztelésének megkezdése előtt azonban a Kimura1 egy fiatal normál kontrollcsoportot tesztelt a normák megállapítása érdekében. Meglepően, azt találta, hogy, a normál csoportban, a dichotikusan bemutatott számjegyekre adott helyes válaszok voltak, átlagban, valamivel jobb a jobb fülhöz bemutatott számjegyeknél, mint a bal fülhöz bemutatott számjegyeknél. Ezt a kis REA-t-más néven “bal fül hátrányt” vagy LED—et-az elmúlt fél évszázadban alaposan tanulmányozták. Ostobaság szótagokkal, számjegyekkel, CVC szavakkal, sőt mesterséges mondatokkal is bizonyították.

A Dichotikus hallgatás szerkezeti modellje

A REA/LED magyarázata érdekében Kimura1 azt javasolta, amit a hallási rendszer “szerkezeti modelljének” neveztek. A modell azon a tényen alapul, hogy mindkét fültől az egyes féltekéig vannak keresztezett és keresztezetlen utak, és amikor mindkét fül egyidejűleg stimulálódik, a keresztezetlen utak elnyomódnak; csak a keresztezett utak aktívak. Ez azt jelenti, hogy a jobb fülbe történő bemenet közvetlenül a bal agyfélteke processzorához halad a keresztezett úton a jobb fültől a bal agyféltekéig, de a bal fülbe történő bemenetnek először a jobb agyfélteke felé kell haladnia, majd a corpus callosum, a két agyfélteke közötti idegi híd. Ez nagyon enyhe késleltetést és a bal fülbemenet hatékonyságának csökkenését eredményezi—nem sok, de elég ahhoz, hogy figyelembe vegye a fent említett kis REA/LED-et. Ne feledje, hogy a probléma egyik féltekén sem található, hanem a köztük lévő hídban, a corpus callosumban.

A bal agyfélteke specializációjának elektrofiziológiai bemutatása a szavak gyors időbeli változásainak feldolgozására

bár a bal agyféltekének a beszéd feldolgozására való specializációja már régóta nyilvánvaló volt sok agyi sérüléssel küzdő egyén tanulmányából, valójában az auditív eseményekkel kapcsolatos potenciálok (aerps) segítségével számszerűsíteni lehet A jobb és a bal fül beszédbemenetei közötti időbeli különbséget a bal agyfélteke beszédprocesszorában. Egy bonyolult adatelemzéssel végzett egyszerű kísérletben kollégám, Jeffrey Martin és én (2004)2 10 normál hallású fiatal felnőtt AERP adatait gyűjtöttük össze. Ez egy dichotikus hallgatási tanulmány volt, amelyben a hallgató folyamatos történetet figyelt meg egy Pam nevű fiatal hölgy kalandjairól. A hallgatónak szóló utasítás egyszerűen az volt, hogy számolja meg és jelentse, hányszor hallotta a “Pam” célszót egy adott időblokkban. Ugyanazt a történetet egyszerre mutatták be a két fülnek, de az elbeszélés 60 másodperccel késett az egyik fülben a másikhoz képest. A kísérlet során a hallgató pontosan ugyanazt a történetet hallotta mindkét fülében, de bármikor, a történet más része volt a két fülben. A blokkok felében a hallgatót arra utasították, hogy csak a jobb oldalról hallott célokat számolja, a másik felében csak a bal oldalról hallott célokat. A hallási ingereket olyan hangszórókból mutatták be, amelyek közvetlenül a hallgató jobb és bal füléhez helyezkednek el egy méter távolságra. Ez egy klasszikus” furcsa ” AERP tanulmány volt, amelyben az egyes célpontok, a “Pam” időtartama rövid volt a célok közötti folyamatos beszéd időtartamához képest (azaz a cél alacsony a priori valószínűsége).

az AERP jellemzően hullámformaként nyilvánul meg, amely a késleltetési intervallumot (a “Pam” szó megjelenése után eltelt idő) 0-tól 750 msec-ig terjed. Az 1. ábra egy tipikus AERP hullámforma példáját mutatja. Három könnyen azonosítható csúcs jellemzi: egy kezdeti negatív csúcs (N1) körülbelül 100 msec késleltetéssel, majd egy pozitív (P2) körülbelül 200 msec késleltetéssel, és a késői pozitív komponens (LPC, más néven P3 vagy P300), egy pozitív csúcs késleltetéssel valahol a 300-900 msec tartományban, attól függően, hogy a furcsa feladat jellege és nehézsége generálja a pozitív csúcsot. A teljes késleltetési tartományon belül két időintervallum érdekelt minket, a régió 0-tól 250 msec-ig, az N1-P2 komplexen át, a késleltetési régió pedig 250-től 750 msec-ig, a jelen tanulmányban mért LPC-n át.

Az N1-P2 komplex azt a tényt tükrözi, hogy a hang kezdetét észlelték. Az első 250 msec alatt nincs nyelvi tartalom feldolgozása. Ez egyszerűen az agy válasza az egyes szavak kezdetére. Ezzel szemben az LPC komponens azt a tényt tükrözi, hogy nyelvi célt észleltek a nyelvi nem célok közül. Ebben a kísérletben tehát az N1-P2 válasz kontroll állapotként szolgál, amelyben a bal féltekén nem várható jelentős fülkülönbség az érkezési időben, mivel nincs nyelvi elemzés. Az LPC komponens esetében azonban minden elektródánál megmérhetjük a két fül bemeneteinek érkezési idejének különbségét az adott elektródnál.

ezt a fogalmat egy egyszerű gondolatkísérlettel lehet megjeleníteni (2.ábra). Képzeljen el egy vonalat az egyik füléből, a feje tetején, az agy parietális régiójának közelében, majd a másik fül felé. Függőlegesen ez meghatározza a koronasíkot a fején. Ezen a vonalon képzeljen el öt elektródát, amelyek közvetlenül a bal füle felett, a feje tetején, közvetlenül a jobb füle fölé nyúlnak. A fej tetején, a középvonalban lévő elektróda Pz (P a parietális, z a középvonal) címkével van ellátva. A bal füléhez legközelebb eső P7 feliratú. A jobb füléhez legközelebb eső P8 (páratlan számok a bal agyféltekén, páros számok a jobb agyféltekén). A P7 és Pz között félúton lévő elektróda P3 címkével van ellátva. A Pz és P8 között félúton lévő elektróda P4 címkével van ellátva. Ezek a címkézési egyezmények az EEG elektródák elhelyezésére szolgáló nemzetközi 10-20 rendszerből származnak. A mi céljainkhoz azonban csak arra kell emlékeznünk, hogy a P7 és a P3 a bal féltekén helyezkedik el, a P4 és a P8 a jobb féltekén helyezkedik el, a Pz pedig a két félteke közepén helyezkedik el. Ezt az elrendezést a 2.ábra szemlélteti mind a 0-250 msec intervallumra (bal oldali panel), mind a 250-750 msec intervallumra (jobb oldali panel). Mindkét esetben hátulról nézzük a fejet. Az ok, amiért különösen érdekel a parietális koronális sík, az, hogy ez egy jó elektróda hely mind az N1P2 komplex, mind az LPC megtekintéséhez.

Ezen 5 elektróda mindegyikénél dichotikus kísérletünk két Aerp-t biztosított, az egyiket a jobb fül stimulációjából, a másikat a bal fül stimulációjából. Különös érdeklődésünk az érkezési idő különbsége ezen 5 elektróda mindegyikénél. Ezt az időeltolódást az AERP hullámformák keresztkorrelációjának nevezett technikával tudjuk levezetni. Két dolgot mond el nekünk a jobb fül és a bal fül közötti különbségről: 1) Melyik AERP érkezett először az adott elektródhoz, és 2) mennyi idő alatt. Itt követjük azt az egyezményt, miszerint a jobb fül bemenetével történő korábbi érkezést piros számok jelölik; a bal fül bemenet korábbi érkezését kék számok jelzik. Ne feledje, hogy ennek egyikében sem beszélünk tényleges abszolút átviteli időkről az agyban. Az egyetlen szám a 2. ábrán az érkezési idők közötti különbségek az msec-ben. Ezekből az adatokból nem tudjuk, hogy mennyi abszolút idő telt el a folyamat során.

a 2. ábrán két fej van. A bal oldali panelen található fej az n1p2 komplex öt parietális elektródájának érkezési idejének különbségeit mutatja. A legközelebbi milliszekundumra kerekítve mind nulla. Ez azt jelenti, hogy az n1p2 hullámforma részei a jobb fül és a bal fül stimulálásához nem mutatnak különbséget az érkezési időben az 5 elektróda bármelyikében a parietális elektróda tömbben. Az AERP hullámforma első 250 msec-jén keresztül nem volt aszimmetria a kiváltott elektromos aktivitásban. Az összes interaurális érkezési különbség kevesebb volt, mint 1,0 msec. Ez az eredmény összhangban van azzal az értelmezéssel, hogy az N1 és P2 csúcsok lényegében előre Figyelmes, automatikus válaszokat tükröznek bármely hallási esemény kezdetének felismerésére.

az LPC komponens (jobb oldali panel) esetében azonban az érkezési idő különbsége a jobb fül és a bal fül bemenetei között szisztematikusan nőtt, amikor az elektróda helye a fej jobb szélső oldaláról (P8 elektróda) a bal szélső oldalra (P7 elektróda) költözött. Nem váratlanul, a P8 elektródnál (azaz a jobb agyféltekén) a különbség (kék számok) körülbelül 8,1 msec-rel kedvezett a bal fül bemenetének, de a P4 elektródnál (még mindig a jobb agyféltekén) a bal fül bemenetét előnyben részesítő különbség 2 msec-re csökkent. Balra haladva a parietális síkon (piros számok), a fülkülönbség a Pz elektródnál (középvonal) a jobb fülnek kedvezett 14 msec, nál nél P3 elektróda 19 msecés nál nél P7 elektróda 29 msec. Ez a szisztematikus változás érkezési idő különbség az egész parietális elektróda tömb, ahogy haladunk a jobb agyfélteke a bal agyfélteke, tükrözi azt a tényt, hogy a jobb fül bemenet élvez közvetlen hozzáférést biztosít a bal agyfélteke, míg a bal fül bemenet kell követnie hosszabb utat keresztül a jobb agyfélteke és a corpus callosum.

az aszimmetria ebben a fejlett hallórendszerben nyilvánvaló. Ne feledje, hogy egy szó kezdetének észleléséhez csak a primitív szimmetrikus hallórendszerre van szükség, amely minden állat számára közös, akiknek tudniuk kell, hogy egy hang történt, és melyik irányból jön. A tényleges szó felismeréséhez azonban sokkal bonyolultabb aszimmetrikus hallórendszerre van szükség.

a 3. ábra ugyanazokat az adatokat ábrázolja, mint a 2.ábra, de hagyományosabb grafikus formátumban. Ez a funkció, amely az érkezési idő különbségét kapcsolja össze az elektróda helyzetével a két félgömb felett, erős támogatást nyújt Kimura dichotikus hallgatás szerkezeti modelljéhez. Grafikusan bemutatja azt az időkésleltetést, amelyet a bal fülű szóbevitel tapasztal, amikor befejezi útját a jobb agyfélteke felé, majd a corpus callosum felett a bal agyfélteke felé. Itt látható egy grafikus illusztráció a jobb fül előnyének tényleges alapjáról.

az öregedés bonyolítja a képet

Nos, ha mindez véget ért volna, az enyhe REA/LED laboratóriumi kíváncsiság maradt volna, kis következményekkel járó kis hatás. Az egyetemi környezetben végzett sok kutatáshoz hasonlóan azonban a dichotikus hallgatási kutatásokat is széles körben tanulmányozták csak a könnyen elérhető témákban: fiatal felnőtt főiskolai hallgatók 18 nak nek 26 éves, normál hallással. A normál hallású fiataloknál a REA/LED kicsi-3-5% tartományban van egy 50 szavas tesztlistánál.

végül azonban az audiológusok kibővítették a dichotikus hallgatás kutatásának körét a halláskárosodásban szenvedő személyekre is. A hallássérült emberek tanulmányozása során elkerülhetetlen, hogy sokan idősek legyenek. Hamarosan világossá vált, hogy a látszólag minimális REA/LED fiatal felnőtteknél az életkor előrehaladtával nőtt. A szerző és munkatársai által végzett dichotikus mondatazonosító tanulmányban 3 Az átlagos REA / LED 3% – ról 20 éves korban 37% – ra fejlődött 80 éves korban. A 4. ábra szemlélteti ezeket az eredményeket, amelyek 356 normál hallású vagy szimmetrikus szenzorineurális veszteséggel rendelkező hallgatón alapulnak (és irányított jelentés módban végezték, hogy elkerüljék az életkorral összefüggő figyelmi hatásokat, amelyek gyakran jelen vannak a szabad jelentés módban).

Az ilyen nagyságrendű egyoldalú hátrányokat nem lehet könnyen elvetni. Azt sugallják, hogy a mély öregedés befolyásolja valahol a hallási rendszer. Hogyan lehet megmagyarázni a bal fül hátrányának fokozatos növekedését?

ismét a corpus Callosum

valószínű gyanúsított a corpus callosum, a híd az agy jobb és bal féltekéje között. Ennek a hídnak a fokozatos romlása adhatja meg a választ. És tény, hogy a corpus callosum valóban átesik az életkorral kapcsolatos változásokon, beleértve a méretet, a rostösszetételt, a fehérállományt és az anyagcserét. Így az öregedés nettó hatása a jobb és a bal fül közötti különbség jelentős növekedése a beszédfelismerésben a két fül egyidejű stimulálása mellett.

binaurális interferencia

a halláskárosodásban szenvedő idős emberek ilyen interaurális eltérései elkerülhetetlenül felidézik a binaurális interferencia jelenségét, az egyik fülből származó bemenet tendenciáját, hogy zavarja a binaurális feldolgozást.4 sok klinikus megfigyelte, hogy néhány halláskárosodásban szenvedő idős ember elutasítja a binaurális hallókészülékeket a monószerelés javára. A jelenséget részletesen tanulmányozó kutatók általában arról számolnak be, hogy a monószerelés előnyben részesített füle a jobb fül. Valójában, amikor a beszédfelismerési pontszámokat összehasonlítják a három feltétel között monó jobb, monó balés binaurális olyan személyeknél, akik binaurális interferenciát mutatnak, a monó állapot, amely felülmúlja a binaurális állapotot, szinte mindig a monó-jobb állapot. Felvetődött, hogy a bal fülön keresztüli beszédfeldolgozás súlyos romlása valóban zavarhatja a binaurális feldolgozást,ami a binaurális interferencia hatás. Mindez fontos következményekkel jár a amplification.To összefoglalás:

1) ha mindkét fülnek egyszerre különböző szavakat mutatnak be, a bal fül átlagosan kissé hátrányos a beszédfelismerésben.

2) Az átlagos különbség, vagy a “jobb fül előnye/bal fül hátránya” kicsi, talán 3-5%, normál hallású fiatal felnőtteknél.

3) Ez a REA/LED szisztematikusan növekszik, ahogy néhány ember öregszik és halláskárosodást okoz. Ennek oka lehet a corpus callosum, a két agyfélteke közötti híd öregedési hatása.

4) amikor a halláskárosodásban szenvedő idős embereket értékelik az amplifikáció lehetséges felhasználása szempontjából, egyesek elutasítják a binaurális szerelvényeket a monaurális amplifikáció javára, ami a binaurális interferencia lehetséges jelenlétére utal.

5) a kedvelt illesztés ebben az esetben általában a jobb fülre vonatkozik.

Nos, ez a saga A REA / LED—egy másik ártatlan áldozat az öregedés.

1. Kimura D. agyi dominancia és a verbális ingerek észlelése. Lehet J Psychol. 1961;15(3):166-171.

2. Jerger J, Martin J. A jobb fül félgömb aszimmetriája előny a dichotikus hallgatásban. Hallgassa Meg Res. 2004;198 (1-2): 125-136.

3. Jerger J, Chmiel R, Allen J, Wilson A. az életkor és a nem hatása a dichotikus mondatazonosításra. Fül Hallja. 1994;15(4):274-286.

4. Jerger J, Silman S, Lew HL, Chmiel R. Esettanulmányok a binaurális interferenciában: konvergáló bizonyítékok viselkedési és elektrofiziológiai mérésekből. J Am Acad Audiol. 1993;4(2):122-131.