Gibt es den richtigen Zeitpunkt für ein zweites Cochlea-Implantat? -

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1 Gibt es den richtigen Zeitpunkt für ein zweites Cochlea-Implantat? - Überlegungen aus der neuropsychologischen Perspektive Martin Meyer Neuroplasticity and Learning in the Healthy Aging Brain (HAB LAB) University Research Priority Program Dynamics of Healthy Aging Psychological Institute University of Zurich

2 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Spracherwerb Argumente für ein zweites CI Resümee

3 Das auditorische System

4 Kortiko-subkortikale auditorische Bahnen Scott & Johnsrude (2003), TINS

5 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Spracherwerb Argumente für ein zweites CI Resümee

6 Synaptogenese in V1 beim Menschen

7 Neuronale Reorganisation nach Pruning

8 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Spracherwerb Argumente für ein zweites CI Resümee

9 Neurale Plastizität Dynamische Organisation des Gehirns über die Lebensspanne Grundlage sind Veränderungen an Synapsen und Axonen Grundlage für Lernen und Entwicklung Alle Ebenen des zentralen NS sind plastisch Plastizität zunehmend von der Cochlea zum Kortex Assoziationskortex plastischer als primäre Hörrinde Vorteile und Nachteile der Plastizität positiv: Verbesserung des Sprachverstehens bei CI-Trägern negative: Tinnitus, Krossmodale Plastizität

10 Suzuki-Training und absolutes Gehör? EEG 20 Suzuki Kinder (6-8 Jahre, 1-4 Jahre musikalisches Training) 20 Kontroll Kinder (6-8 Jahre, normale Schulbildung, kein musikalisches Training) Test für das Absolute Gehör zeigt deutliche Vorteile für Suzuki-Kinder Meyer et al. (2011) Eur. J. Neuroscience

11 Elektrophysiologische Reaktionen auf Sinus- und Violinentöne bei Kindern mit Suzuki-Unterricht 4 Cz 2 voltage [uv] control suzuki Sinus Violine time [ms] Meyer et al. (2011) Eur. J. Neuroscience

12 Strukturelle Plastizität Auditorische Deprivation Emmorey et al. (2003), PNAS Verhältnis grauer zu weisser Substanz im auditorischen Kortex

13 Auditorische Plastizität Giraud et al. 2001

14 Krossmodale Plastizität Auditorische Deprivation Nishimura et al. (1999), Nature

15 Krossmodale Plastizität bei Gebärdensprache Petitto et al. (2000) PNAS

16 Maladadaptive Plastizität Visuelle Aktivität im auditorischen Kortex von CI-Trägern Sandmann et al. (2012), Brain

17 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Zeitbereichsinformation Argumente für ein zweites CI Resümee

18 Entwicklungsbezogene Aspekte Aufgrund einer veränderten Reifung unterscheidet sich Lernen im Kindes- und Jugendalter vom Lernen im Erwachsenenalter. Entwicklung der Hörrinde von bottom-up -Prozessen abhängig. Akustische Grundlagen der Sprache basieren auf ausgereiftem auditorischen Kortex Durch sensorische Deprivation wird diese Reifung/Entwicklung unterdrückt => Sensitive Periode für normalen Spracherwerb bzw. plastische Reorganisation Unilaterale Implantation nicht optimal

19 Nach der Implantation Performanz: CI Träger lernen systematische Muster in akustischem Rauschen zu erkennen Funktioniert besser bei Sprache als bei Musik (Oh et al., 2003; Peters et al., 2007; McDermott, 2004) Neurale Ebene: Anstieg der neuralen Aktivität kontra- und ipsilateral zur implantierten Seite Die Seite (bei unilateraler Implantation kann Auswirkungen für den Spracherwerb haben) Phonologische Verarbeitung ist dominant im linken superior temporalen Kortex Modell zur Lateralisierung von elementaren akustischen Funktionen (Zatorre and Belin 2001, 2002) Linker audit. Kortex => schnelle zeitliche Modulationen, wichtig(er) für Sprache Rechter auditorischer Kortex => spektrale Muster, (wichtiger für Musik, aber auch Prosodie)

20 Meta-Analyse über 128 Studien Vigneau et al. 2011, NeuroImage

21 Funktionelle Signatur der Sprache Glasser & Rilling (2008), Cerebral Cortex

22 Sprachverarbeitung bei hörenden Neugeborenen Dehaene-Lambertz et al. (2006), PNAS Säuglinge erkennen Sprache, verstehen sie aber nicht!!

23 Friederici (2011), Physiol Rev

24 EKP-Reaktionen auf komplexe Töne Kontralaterale Dominanz für Links-Ohr- Stimulation Kontralaterale Dominanz für Rechts-Ohr- Stimulation Atypisches Aktivierungsmuster für CI-Träger => Maladaptivität Sandmann et al., (2009) Brain

25 Anomale Synaptogenese im auditorischen Kortex bei sensorischer Deprivation Kral & Sharma (2012), TICS

26 Kral & Sharma (2012), TICS

27 Kral & Sharma (2012), TICS

28 Kral & Sharma (2012), TICS

29 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Zeitbereichsinformation Argumente für ein zweites CI Resümee

30 Kortikale Lateralisation von EEG-Signalen auf auditorische Stimulation Gordon et al. (2013), Brain

31 Effekt der sequentiellen Verzögerung Gordon et al. (2013), Brain

32 Effekt der sequentiellen Verzögerung Gordon et al. (2013), Brain

33 Die Fakten soweit.. Unilaterale Implantation => Expansion der kontralateralen Aktivität durch neurale Reorganisation der vorgesehenen neuralen Konfiguration für Sprache Fehlende Inhibition Fehlende Integration von schnellen und langsamen Modulationen Ausbleibende oder unilaterale Implantation korreliert negativ mit Sprachverstehen Die Verzögerung bei der Versorgung mit dem zweiten CI entscheidend (die kritische Grenze liegt bei ein bis zwei Jahren) Bessere Performanz bei Sprache in Ruhe auch für ältere Kinder mit sequentieller Versorgung (Peters et al. 2007) Simultane Versorgung prinzipell besser als sequentiell für Spracherwerb (Chadha et al, 2011)

34 Überblick.. Das auditorische System Synaptogenese und kritische Perioden Neurale und krossmodale Plastizität CI und Zeitbereichsinformation Argumente für ein zweites CI Resümee

35 Resümee.. Ein zweites CI?? Wenn ja, dann am besten simultan, um einen optimalen Lautspracherwerb zuzulassen Generell ist das erste Lebensjahr für Implantation optimal, aber bis zum Alter von drei bis vier Jahren sollte eine Implantation durchgeführt sein. Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile. Zwei Zugänge (Ohren) zum auditorischen System resultieren in einem optimalen Verhältnis von Balance und Erregung Risiko/Benefit Verhältnis ist günstiger für unilaterale Implantation bei sequentieller Versorgung. Bei simultaner Implantation ist dieses Problem nicht gegeben. Bei unilateraler Implantation ist die Frage nach dem optimalen Ohr nicht zu beantworten!!! Gebärdensprache als Alternative? Wer beides kann, kann immer mehr!!!!!

36 Besonderen Dank an Prof. Pascale Sandmann