Martin  MeyerNeuroplasticity  and  Learning  in  the  Healthy  Aging  Brain  (HAB  LAB)

Psychological  InstituteUniversity  of  Zurich  

Das  alternde  Gehör

Probanden ab 60 Jahren gesucht

Agenda

• Anatomie des Hörens

• Herausforderung Altersforschung

• Plastizität des Gehirns

•Wie man dem Gehirn über die Schulter guckt

• Schwerhörigkeit (und Alter)

• Sprache und Alter

• Tinnitus (und Alter)

Aufbau  des  Ohres

Cortisches  Organ

Die Hörbahn

Das SprachnetzwerkDer auditorische Kortex

Hall et al, (2003), Audiol Neurootol Friederici (2011), Physiol Rev

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Plastizität des Gehirns

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Sprache und Alter

Tinnitus ( und Alter)

Komplexe Forschung

Grady (2012)

Kompetenz oder Inkompetenz ???

Reuter-Lorenz & Lustig (2005)

Alter  und  Gehör  -­ HerausforderungenStudiendesign

Änderungen  vs.  Unterschiede

Gruppen

Wie  alt  ist  eigentlich  alt?

Varianz  nimmt  in  allen  Bereichen  mit  dem  Alter  zu

Gesundheit

Interaktion  mit  Medikamenten

Einfluss  von  beginnender  Demenz  oder  vaskulärer  Krankheit

Komplexität

periphärer  Hörverlust

zentraler  Hörverlust

kognitive  Leistungsminderung

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Sprache und Alter

Tinnitus ( und Alter)

„Fabrik“-Metapher „Computer“-Metapher

Plastizität• Veränderung durch Lernen / Training‒ (Kurzzeit- und Langzeiteffekte)

• Erhalt von Funktionen (Spracherhalt)

• Transfereffekte (von Sprache zu Musik)

• Maladaptivität (z.B. Tinnitus)

• Reorganisation (Gebärdensprache)

• Perzeptuelles Lernen

Auditorische Plastizität

Ausdehnung der frequenzspezifischen Felder

infolge Diskriminationstrainings

INCREASED GRAY MATTER IN ORCHESTRA MUSICIANSSluming et al. 2003

Cluster Volume

Musicians > Nonmusicians

Steeper volume decrease in Nonmusicians

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Elektroenzephalographie (EEG)

Frühe Komponenten:Sensorisch

VISUAL OR

Späte Komponenten:Kognitiv

Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP)

Früh implantiertes Kind

Auditory evoked P1 potential and plasticity (Sharma et al. 2009)

21

Subkortikale  Verarbeitung  in  BilingualenKrizman  et  al.  (2012),  PNAS

Components of CI

Moo

re &

Sha

nnon

, 200

9W

ilson

& D

orm

an, 2

008

Deafened  ear

-100 0 100 200 300 400 500

-4

-3

-2

-1

0

1

2

Passive  listening  condition

ms

µV

channel  Cz-100 0 100 200 300 400 500

-4

-3

-2

-1

0

1

2

Active  listening  condition

µV

mschannel  Cz

******

CI  users

NH  listeners

p  <  0.001***

Funktionelle  Unterschiede  für  komplexe  Lautverarbeitung

Resultate:  Ereignis-­‐korrelierte  Potentiale

Sandmann et al. (2009) Brain

Die „richtige“ Seite

Schwächere Potentiale im rechten auditorischen Kortex von CI-Trägern

contralateral dominance for left-ear stimulation

contralateral dominance for right-ear stimulation

Sandmann et al. (2000) Brain

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Hörverlust(im Alter)

In Kooperation mit Phonak AG: Dr. Ulrike Lemke, Katarina Matthes

Hörverlust im Alter - Beispiele

Hörverlust im Alter - Prävalenzen

Altersbedingte Schwerhörigkeit

Ungefähr 30% Männer und 20% Frauen im Alter von 70 Jahren in Europa: Hörbeeinträchtigung von 30 dB oder mehr

55% Männer and 45% Frauen im Alter von 80 Jahren (Roth et al., 2011)

WH

O S

tudi

e, 2

000

Hörverlust im Alter Defizit im InnenohrRisikofaktoren:- Genetik

- Lärm (Intensität und Dauer)

- Alter

- Medizinische Faktoren: - z.B. Blutdruckerkrankungen,

Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes

Entstehung:- Veränderungen der Haarzellen des Innenohres

Hesse & Laubert, 2005

Beschädigte Haarzellen Elektronen Mikroskop

Hörverlust im Alter - Auswirkungen

Hesse & Laubert, 2005

Hörgeräte

Wichtigste Bestandteile:

- Mikrofon- analoger oder digitaler Verstärker- Lautsprecher

Nicht lineare Frequenzkompression:

- Hochfrequenzklänge in einen niedrigeren Frequenzbereich komprimieren

- Komprimiert das Signal oberhalb bestimmter Grenzfrequenz (wird individuell bestimmt) (Mc Dermott, 2010)

Produkt von Phonak: sound recover

Experimentelles Design

Ereigniskorrelierte Hirnpotentiale - Alterseffekte

Giroud Rickenbacher et al. (in Vorbereitung)

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Wie man dem Gehirn über die Schulter guckt

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Sprache und Alter

Tinnitus ( und Alter)

Altersbedingte  Abnahme  in  der  Performanz  von  Sprachverständnis  und  Sprachproduktion  (Stine-­‐Morrow  &  Shake,  2009)

Altersbedingte  Beeinträchtigung  in  der  Verarbeitung  gesprochener  Sprache,  besonders  in  erschwerenden  Situationen  wie:

Fehlender  Kontext  und/  oder  ambigue Situationen (Getzmann &  Falkenstein,  2011)  

Lärmige Umgebung,  Rückhall,  etc.  (Pichora-­‐Fuller,  2009)

Selektive  Aufmerksamkeit  als  entscheidende  Funktion  für  eine  erfolgreiche  Performanz  im  Alltag  und  in  der  Kommunikation  (Rao  et  al.,  2012)Altersbedingte  Beeinträchtigung  selektiver  Aufmerksamkeit  (Desjardins &  Doherty,  2012)

Offene  Punkte:

Neurale Aktivität  der  Verarbeitung  gesprochener  Sprache  unter Modulation der Aufmerksamkeit Fokus auf zeitlich sehr frühe Komponenten (N1- / P2-Komplex)

Altersbedingte  Unterschiede  dieser  neurophysiolgischen Prozesse  

Forschungsfragen:

Moduliert  Aufmerksamkeit  bei  Verarbeitung  gesprochener  Sprache  den  N1-­‐ /  P2-­‐ Komplex?  

Existieren  altersbedingte  Unterschiede  in  diesen  neuro-­‐physiologischen  Reaktionen?

Methoden

Stichprobe:

n  =  43  (21  Frauen,  22  Männer)  Gruppe  1:  20-­‐32  Jahre  (M=  22.7;  STD=  3.3)  

Gruppe  2:  60 74  Jahre  (M=  68.1;    STD=  3.4)

Deutsche / Schweizerdeutsche MutterspracheKeine  musikalische  oder  linguistische  Expertise  (Bilingualismuso.ä.)

Keine  schwere,  nicht  altersentsprechende  Beeinträchtigung  des  Gehörs  (Tinnitus,  Hörgerät,  Hörsturz  etc.)

Rechtshändig

Gesund/ keine regelmässige Medikation, die kogn. Funktionen beeinträchtigen

38

Speech  Task:  Bewertung  des  semantischen  Inhalts    (Wort/  Pseudo-­‐Wort?)Non-­‐speech  Task:  Bewertung  der  Dauer  des  Weissen  Rauschens  (kurz  /  lang?)  

39

Aufmerksamkeit auf semantischen Inhalt

Aufmerksamkeit auf Dauer des Weissen Rauschen

Ergebnisse: EEG-Daten

Speech-Task

Junge VP

Ältere

Verlängerte  N1-­‐ /  P2-­‐ Latenz  in  Älteren  vs.  Jungen  (p =  .000)Höhere  P2-­‐Amplitude  in  Jungen  vs.  Älteren  (p =  .016)

Trend: höhere N1-Amplitude in Älteren vs. Jungen (p= .097)

N1

P2

Rufener et al. (2013)

Ergebnisse: EEG-Daten

Non-speech Task

Verlängerte N1- / P2- Latenz in Älteren vs. Jungen (p =  .003)

Höhere  N1-­‐Amplitude  in  Älteren  vs.  Jungen  (p =  .017)

Trend: höhere P2-Amplitude in Jungen vs. Älteren (p= .078)

Junge Ältere

N1

P2

Rufener et al. (2013)

YA: 20 ‒ 25 yearsOA: 60 - 65 years

CZ electrode

Sprachverstehen bei älteren Probanden

Rufener et al. (2013)

Fazit

Unterschiedliche neurophysiologische Parameter weisen auf eine altersabhängige unterschiedliche Verarbeitung bei Modulation der Aufmerksamkeit hin.

Mögliche Erklärung:I. Erhöhte Effizienz älterer Erwachsenen bei

Sprachverarbeitung?

II. Geringere Inhibition irrelevanter Stimuli älterer Erwachsener?

Neuroplastizitäts- und Lernforschung des gesunden Alterns (Kompetenzzentrum INAPIC)

44

Tinnitus

Tinnitus und Hörverlust

Adjamian et al. (2009), Hear Res

Neuroplastizitäts- und Lernforschung des gesunden Alterns (Kompetenzzentrum INAPIC)

Wallhäusser & Langner 2001

Der auditorische Phantomschmerz

de Ridder et al. (2011)

Subjektive Aspekte von Tinnitus

Meyer, Lüthi, Neff, Langer, Büchi (submitted)

www.prism-coop.ch

Selbst-Evaluation des Leidensdrucks (Distress)

Subjektive Aspekte von Tinnitus

Meyer, Lüthi, Neff, Langer, Büchi (submitted)

Datengetriebene Faktorenanalyse identifiziert zwei Komponenten:1. Tinnitus Distress2. Tinnitus Presence

Gruppenunterschiede in Abhängigkeit der Psychometrie

Leidensdruck

Meyer, Lüthi, Neff, Langer, Büchi (submitted)

Gruppenunterschiede in Abhängigkeit der Psychometrie

Präsenz

Meyer, Lüthi, Neff, Langer, Büchi (submitted)

-(n=256, korrigiert für multiple Vergleiche)

Meyer, Neff, Schecklmann, Liem, Kleinjung, Langguth (in prep.)

Hoher Leidensdruck ‒ weniger Volumen (Hörrinde)

Gegenwärtige und zukünftige Aktivitäten(HABLAB & Universitätsspital)

EEG: Diagnostik und Korrelation mit

psychpathologischen Verhaltensmassen

MRT: Strukturelle und funktionelle (resting state)

Netzwerke

Neurotransmitter profiling: MR-Spektroskopie

Neurofeedback undNeuromodulation (tDCS)/tACS

Vielen Dank an Nathalie Giroud, Katharina Rufener,

Dr. Ulrike Lemke (PHONAK)