CC BY
9УДК 612
СЛУХОВОЙ СТАЦИОНАРНЫЙ ОТВЕТ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ РАЗВИТИЯ ВОСПРИЯТИЯ РЕЧИ В ШУМЕ И РАЗЛИЧЕНИЯ ЧАСТОТ У ДЕТЕЙ
DOI
Неклюдова А. К., Сысоева О. В.
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия
E-mail: [email protected]
Аннотация: В работе была изучена связь параметров (амплитуда и латентность) слухового стационарного ответа мозга с восприятием речи в шуме и различением частоты щелчков у нормотипичных детей. Впервые показана связь амплитуды данного ответа с различением частоты щелчков, а латентности — с восприятием речи в шуме, при этом оба параметра увеличивались с возрастом. Таким образом, показатели слухового стационарного ответа могут служить нейрофизиологическим маркерами сложностей восприятия речи и других слуховых стимулов у детей, в том числе с нарушениями развития, что поможет в объективной диагностике и выборе терапии.
Ключевые слова: ЭЭГ, слуховой стационарный ответ, восприятие речи в шуме, различение частот
Введение.
Слуховой стационарный ответ (auditorysteady-stateresponse, ASSR) — реакция мозга на предъявление длительного ритмичного стимула (например, последовательности щелчков), которая на ЭЭГ соответствует частоте стимуляции. Чаще всего исследуется ответ на высокочастотную стимуляцию, 40 Гц. В предыдущих исследованиях было показано, что амплитуда 40-Гц ASSR связана с работой NMDA рецепторов на тормозных нейронах [1]. На психологическом уровне данный ответ часто связывают со способностью различать тонкую временную структуру, с восприятием речи. Однако экспериментальных работ подтверждающих этот тезис на удивление мало. Есть одна работа, выполненная на взрослых, в которой было показано, что амплитуда 40-Гц ASSR коррелирует с различением речи в шуме [2], а в другой с детекцией пауз в слуховом потоке [3,4]. В другой работе показано, что при редкой микрoдупликации
гена SHANK3, исчезает 40-Гц ASSR. В этом случае также проявляют речевые нарушения [5]. Функциональное значение 40-Гц ASSR на группе детей ранее не изучалось.
Методика.
В настоящем исследовании мы изучили связь ASSR с такими функциями как восприятие речи в шуме и различение частоты щелчков у нейротипичных детей. Всего в исследовании приняло участие 83 ребенка (средний возраст = 10.16±4.26).
Испытуемые смотрели видео без звука, и одновременно в наушники им предъявлялись последовательности щелчков с частотой 40 Гц длительностью 500 мс и межстимульным интервалом 500— 800 мс. Во время стимуляции осуществлялась запись ЭЭГ с помощью 32-канального энцефалографа (система Neurotravel) с частотой дискретизации 500 Гц. Данные ЭЭГ усреднялись по эпохам (200 мс до стимула и 500 после), фильтровались в диапазоне 34—45 Гц, после чего эпохи, превышающие по амплитуде 3 стандартных отклонения, отбрасывались. Далее данные были обработаны с помощью преобразования Гилберта. Амплитуда ASSR считалась как площадь под огибающей, а латентность — время пика в окне 0—500 мс. Следует отметить, что латентность 40-Гц ASSR может рассматриваться как коррелят окна временной суммации, и отражает способность слуховой коры интегрировать информацию во времени [6].
После этого дети выполняли две поведенческие задачи. В первой было необходимо слушать слова в шуме и повторять их после. Ответы расшифровывались двумя независимыми экспертами, и затем для каждого слова было подсчитано расстояние Левенштейна [7] — метрика, используемая в лингвистике для измерения различия между двумя словами. В качестве оценки восприятия слов в шуме было использовано среднее расстояние Левенштейна для всех слов для двух экспертов.
Во второй поведенческой задачи предъявлялись две последовательности щелчков (эталонной частоты и меняющейся), и испытуемому необходимо было ответить, одинаковые ли стимулы или разные. При этом частота второго стимула менялась адаптивно в зависимости от ответа ребенка. Пороговым стимулом считался тот, что был идентифицирован как «идентичный» в четвертый раз, в качестве показателя различения частоты щелчков был принят процент межстимульного интервала порового стимула от межстимульного интервала эталонного стимула.
Результаты.
Результаты показали, что амплитуда и латентность ASSR увеличивались с возрастом (амплитуда: r=0.42, p<0.001, латентность: r=0.27, p=0.01). При этом амплитуда была связана с различением частоты щелчков (парциальная корреляция с возрастом в качестве ковариата: r (43)=-0.38, p=0.03), а латентность ASSR был связана с восприятием слов в шуме (парциальная корреляция с возрастом в качестве ковариата: r=-04, p=0.02).
Заключение.
Наше исследование позволило выделить два компонента в слуховом стационарном ответе, возникающем на слуховую стимуляцию щелчками с частотой 40 Гц. Один из них, амплитуда, увеличивался с возрастом (что также было показано в предыдущих работах [5,8]) и коррелировал со способностью различать частоту щелчков. Второй компонент, латентность ASSR, отражающий способность интегрировать информацию во времени, также увеличивался с возрастом и связан со способностью воспринимать речь в шуме.
Результаты данного исследования помогают понять функциональное значение слухового стационарного ответа мозга, а также его роль в развитии слуховой системы. Это, в свою очередь, может пролить свет на причину нарушения восприятия речи у детей с нарушениями развития, так как при многих заболеваниях ASSR оказывается нарушен [5,9].
Список литературы:
1. Sivarao D. V. et al. 40 Hz auditory steady-state response is a pharmacodynamic biomarker for cortical NMDA receptors//Neuropsycho-pharmacology. — 2016. — Т. 41. — №. 9. — С. 2232—2240.
2. Ross B., Fujioka T. 40-Hz oscillations underlying perceptual binding in young and older adults//Psychophysiology. — 2016. — Т. 53. — №. 7. — С. 974—990.
3. Ross B., Pantev C. Auditory steady-state responses reveal amplitude modulation gap detection thresholds//The Journal of the Acoustical Society of America. — 2004. — Т. 115. — №. 5. — С. 2193—2206.
4. Kadowaki S., Morimoto T., Okamoto H. Auditory steady state responses elicited by silent gaps embedded within a broadband noise// BMC neuroscience. — 2022. — Т. 23. — №. 1. — С. 1—8.
5. Neklyudova A. K. et al. 40-Hz auditory steady-state response (ASSR) as a biomarker of genetic defects in the SHANK3 gene: A case report of 15-year-old girl with a rare partial SHANK3 Duplication//
International Journal of Molecular Sciences. — 2021. — T. 22. — №. 4. — C. 1898.
6. Roß B., Picton T. W., Pantev C. Temporal integration in the human auditory cortex as represented by the development of the steady-state magnetic field//Hearing research. — 2002. — T. 165. — №. 1—2. — C. 68—84.
7. Sanders N. C., Chin S. B. Phonological distance measures/Journal of quantitative linguistics. — 2009. — T. 16. — №. 1. — C. 96—114.
8. Cho R. Y. et al. Development of sensory gamma oscillations and cross-frequency coupling from childhood to early adulthood//Cere-bral cortex. — 2015. — T. 25. — №. 6. — C. 1509—1518.
9. Seymour R. A. et al. Reduced auditory steady state responses in autism spectrum disorder//Molecular autism. — 2020. — T. 11. — №. 1. — C. 1 — 13.
AUDITORY STEADY-STATE RESPONSE AS AN INDICATOR OF DEVELOPMENT OF SPEECH IN NOISE PERCEPTION AND RATE DISCRIMINATION IN CHILDREN
Neklyudova A. K., Sysoeva O. V.
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology RAS, Moscow, Russia
Abstract: In this work, we investigated the relationship between the parameters (amplitude and latency) offbrain auditory steady-state response (ASSR) and speech in noise perception and rate discrimination in typically developed children. The amplitude of this response correlates with rate discrimination, and latency with speech in noise perception, both parameters increase with age. Thus, indicators of auditory steady-state response can serve as neurophysiological markers of difficulties in perceiving speech and other auditory stimuli in children, including those with developmental disorders, which will help in objective diagnosis and choice of therapy.
Keywords: EEG, auditory steady-state response, speech in noise perception, rate discrimination
