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Gehirn und CI: Wie sich das Gehirn an die neue Reizsituation

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Gehirn und CI:
Wie sich das Gehirn
an die neue Reizsituation anpasst
Pascale Sandmann
Universität Oldenburg
Ziel des Vortrags
 Hörwahrnehmung mit einem CI:
Technik + Gehirn
 Die Gehirne von CI-Trägern verändern sich
vor und nach der Implantation
2/27
Das Gehirn
Das Gehirn besteht aus ca. 100 Milliarden Nervenzellen
3/27
Das Gehirn
Das Gehirn besteht aus zwei Hemisphären.
Bestimmte Regionen sind für bestimmte Funktionen spezialisiert
Hörzentrum
Sehzentrum
4/27
Das flexible Gehirn
Das Gehirn verändert sich aufgrund von Erfahrungen
Zeit
Entwicklung:
Reifung des Gehirns
Veränderungen im Gehirn von
Erwachsenen: z.B.
 Lernen von neuen Fähigkeiten
5/27
Das flexible Gehirn
Plastizität des Gehirns ist Voraussetzung für die
Hörwahrnehmung mit einem CI
Das Gehirn muss die neuen
Reize des CI lernen
Veränderungen im Gehirn während dieser Anpassung?
6/27
Wie können die Veränderungen im Gehirn
von CI-Trägern untersucht werden?
7
Bioelektrische Signale
Aktive Nervenzellen senden bioelektrische Signale aus
→ treten im Körper auf unterschiedlichen Skalen auf
Elektrokardiogramm (EKG) → Steuerung des Herzschlags
Elektroenzephalogramm (EEG) → Nervenzellen im Gehirn
8/27
Messung und Auswertung des EEGs
Die Probanden tragen eine Kappe mit vielen Sensoren
ms
9/27
Welche Veränderungen zeigen die
Gehirne von CI-Trägern?
1
0
Studie 1: Fragestellung
Wie passt sich das Gehirn von CI-Trägern an die neue Reizsituation
mit CI an?
• Längsschnitt-Studie:
Implantation
Hörverlust
Hören mit einem CI
Wochen
vor
1
8
15
59
• 11 postlingual ertaubte Erwachsene (35 – 78 Jahre alt)
→ versorgt mit einem CI im rechten (7) oder linken (4) Ohr
• 11 Normalhörende (37 – 78 Jahre alt)
11/27
Studie 1: Experiment
Personen unterscheiden verschiedene Töne
→ Veränderung der Tonhöhe
+
→
Verhaltensdaten: Korrekte Antworten (%)
EEG-Daten: Antwort im Hörzentrum
→ gegenüberliegende Seite zum CI
Kral & Eggermont, 2007
12/27
Studie 1: Verhaltensdaten
Verbesserung der Hörleistung innerhalb der ersten Wochen nach
der CI-Erstanpassung
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Studie 1: EEG-Daten
Veränderung im Hörzentrum innerhalb der ersten Wochen:
Antworten werden grösser und schneller
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Hörleistung mit CI
Die Hörleistung von CI-Trägern ist sehr unterschiedlich
15/27
Unterschiedliche Hörleistung mit CI
Warum ist die Hörleistung unterschiedlich zwischen CI-Trägern?
 Hörleistung könnte mit dem «Zustand» des Hörzentrums
zusammenhängen
o Umorganisation der Hörzentrums durch den Hörverlust?
o Gehörlose: Hörzentrum ist aktiv bei optischen Reizen
Finney et al., 2001
 Eine Umorganisation des Hörzentrums aufgrund des Hörverlusts
könnte sich negativ auswirken auf die Hörleistung mit CI
16/27
Studie 2: Fragestellung
Ist bei CI-Trägern das Hörzentrum umorganisiert?
Welcher Zusammenhang besteht zwischen dieser (möglichen)
Umorganisation und der Hörleistung?
• 11 postlingual ertaubte Erwachsene (38 – 69 Jahre alt)
→ unilateral (5 rechts, 2 links) oder bilateral (4) versorgt
• 11 Normalhörende (38 – 70 Jahre alt)
+
→
17/27
Studie 2: Experiment
Schachbrettmuster mit unterschiedlichem Weissanteil
Sandmann et al., 2012
Nach der EEG-Messung:
Test zur Wortverständlichkeit
18/27
Studie 2: Antwort auf optische Reize
Das Hörzentrum von CI-Trägern ist aktiv bei optischen Reizen
Sehzentrum
links
Aktivität
Aktivität
µA/mm2
°
Sehzentrum
rechts
Hörzentrum
links
Stufe
Aktivität
Aktivität
Stufe
Stufe
Hörzentrum
rechts
Normalhörende
CI-Träger
Stufe
21/27
Studie 2: Hörleistung und Umorganisation
CI-Träger mit einer schlechteren Hörleistung zeigen eine
höhere Aktivität im Hörzentrum bei optischen Reizen
Stufe 3
r = -0.78*
Aktivität
Aktivität
Wortverständlichkeit
Stufe 4
r = -0.75*
%
Korrekte Antworten
p < 0.05
p < 0.1
unilateral
bilateral
%
Korrekte Antworten
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Schlussfolgerungen und
Zusammenfassung
2
3
Studie 1: Schlussfolgerung
+
Wie passt sich das Gehirn von CI-Trägern
an die neue Reizsituation mit CI an?
o Verbesserung der Hörleistung
o Antwort im Hörzentrum wird grösser und effizienter
 Schnelle Anpassung auch im höheren Alter
24/27
Studie 2: Schlussfolgerung
+
Ist bei CI-Trägern das Hörzentrum umorganisiert?
o Hörzentrum ist aktiv bei akustischen und optischen Reizen
 Umorganisation: Übernahme von Funktionen des Sehzentrums
Welcher Zusammenhang besteht zwischen
dieser Umorganisation und der Hörleistung?
 Negativer Zusammenhang:
CI-Träger mit einer höheren Aktivität im Hörzentrum
(bei optischen Reizen) zeigen eine schlechtere Hörleistung
 Die Umorganisation des Hörzentrums vor der Implantation
wirkt sich negativ auf die Anpassung nach der Implantation aus
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Klinisch interessante Aspekte
Starke Veränderungen im Hörzentrum innerhalb der
ersten 15 Wochen nach der CI-Erstanpassung
+
Zeitraum für Optimierung der Rehabilitations-Massnahmen?
Umorganisation des Hörzentrums hat negative
Auswirkungen auf die Hörleistung mit CI
+
Kann aufgrund der Umorganisation der CI-Erfolg vorhersagt werden?
Gezielte Massnahmen vor der Implantation?
Nach der Implantation: Individuelle Rehabilitations-Massnahmen
in Abhängigkeit der Umorganisation?
26/27
Danksagung
Stefan Debener
Universität Oldenburg, Deutschland
Rüdiger Schönfeld & Karsten Plotz
Evangelisches Krankenhaus Oldenburg,
Deutschland
Norbert Dillier
UniversitätsSpital Zürich, Schweiz
Lutz Jäncke
Universität Zürich, Schweiz
Tom Eichele
Universität Bergen, Norwegen
… und für Ihre Aufmerksamkeit!
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Kunst und Fotos
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