Fysiologie Auditief Systeem Prof. Dr. B. Vinck Universiteit Gent

Inleiding Normaal gehoor : Slechthorendheid/doofheid : akoestisch scannen van de omgeving verbale communicatie muziek beluisteren Slechthorendheid/doofheid : Ernstige impact op het gedrag (kinderen) en psychische stoornissen (volwassenen) (Beethoven) Etiologische factoren van slechthorendheid/doofheid : Veroudering Traumata Lawaaiexpositie Ototoxische medicatie Erfelijke defecten Infecties Afwijkingen van vasculair, neural, skeletaal, immuun- systeem

Basisfunctie van het oor Akoestisch  Neurale transformatie Transformatie van akoestische signalen, sterk variërend in amplitude en frequentie, naar een neurale code.

AUDITIEF SYSTEEM SPRAAKSIGNAAL

... U.O. M.O. Perifeer auditief systeem Centraal auditief systeem Mechano- electrische Transductie (IHC) Cochlear amplifiers (OHC) Tonotopie Filters Neurale informatie verwerking Impedantie matching Signaal Conditionering Basis (HF) H.C. DCN VCN IHC  OHC H.C. U.O. Membrana basilaris M.O. DCN PONS ... Cortex IHC  OHC VCN Afferent H.C. Efferent DCN IHC  OHC VCN Apex (LF) Perifeer auditief systeem Centraal auditief systeem

MECHANISCH ELEKTRISCH

Problemen in het mechanische gedeelte Uitwendig oor & Middenoor vb. Congenitale atresie Cochlea Conductief gehoorverlies Sensorieel gehoorverlies

Problemen in het elektrische gedeelte Auditieve zenuwbanen Auditieve cortex & associatieve cortex Neuraal gehoorverlies Centraal gehoorverlies

TWEE BELANGRIJKE KARAKTERISTIEKEN VAN DE COCHLEAIRE FYSIOLOGIE Trillingspatroon membrana basilaris (passief systeem) Contractiliteit van uitwendige haarcel (actief systeem)

Vroegere visie M.O. U.O. EFFERENT SYSTEEM ACOUSTIC REFLEX H.C. H.C. Membrana basilaris N. C. PONS Cortex C.X. H.C. EFFERENT SYSTEEM ACOUSTIC REFLEX

Passief systeem

Lopende golf

Sound Transmission: basic principles 1. Sound waves in the air strike the tympanic membrane 2. Sound wave energy is transferred to bone of the middle ear which vibrate 3. The vibrations are transmitted via the oval window to the fluid within the vestibular duct and create a fluid wave within the cochlea 4. The fluid waves push on the flexible membrane of the cochlear duct 5. Sound waves are transmitted to the tympanic duct and dissipated back into air by the movement of the round window. 6. Deformation of the cochlear duct causes the tectorial membrane to move and activate the stereocilia of the hair cells. 6 Vestibular duct Cochlear duct Tympanic duct

Interactie orgaan van Corti en Membrana Tectoria

PASSIEF SYSTEEM (Geen werking UHC)

Interactie orgaan van Corti en Membrana Tectoria

INHIBITIE EXCITATIE IONEN INFLUX Electrische code

Second Filter ? Neurale Tuning Curve Tuning Membrana Basilaris (goede frequentieanalyse) Second Filter ? (slechte frequentieanalyse) Tuning Membrana Basilaris

Huidige visie OAE U.O. M.O. EFFERENT SYSTEEM ACOUSTIC REFLEX OHC IHC Membrana basilaris N. C. PONS Cortex C.X. OHC IHC H.C. EFFERENT SYSTEEM OHC IHC ACOUSTIC REFLEX

Uitwendige Haarcel

Lengteveranderingen in de uitwendige haarcel

Actief systeem : cochleaire amplifier Demonstratie Electromotiliteit UHC Brownell

Neurale Tuning Curve = Tuning Membrana Basilaris

... U.O. M.O. Impedantie- metrie Auditief geëvo- O.A.E./EcochG SENSORIEEL GEHOORVERLIES NEURAAL GEHOORVERLIES Basis (HF) CONDUCTIEF GEHOORVERLIES H.C. DCN VCN IHC  OHC H.C. U.O. Membrana basilaris M.O. DCN PONS ... Cortex IHC  OHC VCN Impedantie- metrie O.A.E./EcochG Auditief geëvo- keerde potentialen Tonaal/Vocaal audiogram Apex (LF) Perifeer auditief systeem Centraal auditief systeem

KLINKERS MEDEKLINKERS ZACHT MATIG HARD

M.O. U.O. LUCHTGELEIDING BEENGELEIDING CONDUCTIEF GEHOORVERLIES

CONDUCTIEF GEHOORVERLIES ATTENUATIE EFFECT

SENSORIEEL OF NEURAAL GEHOORVERLIES

SENSORIEEL GEHOORVERLIES ATTENUATIE EFFECT + DISTORSIE EFFECT

NEURAAL GEHOORVERLIES ATTENUATIE EFFECT + DISTORSIE EFFECT

GEMENGD GEHOORVERLIES

EFFECTEN VAN PATHOLOGIE VAN HET EXTERNE OOR EN MIDDENOOR IN VERSCHILLENDE VORMEN EN GRADATIES

NEUROFYSIOLOGISCHE CORRELATEN VAN SENSORIEEL GEHOORVERLIES Verhoogde tonale gehoordrempels Gereduceerd spraakdiscriminatievermogen vooral in ruisrijke omgeving Tinnitus Gestoorde luidheidsaangroei (recruitment) Gestoorde frequentieresolutie (tuning) Gestoorde temporele verwerking DISTORSIES IN DE AUDITIEVE PROCESSING VOORAL TE WIJTEN AAN EEN GESTOORDE COCHLEAIRE GELUIDSVERWERKING WIJZIGING VAN NEURALE CODE BINNEN HET CENTRAAL ZENUWSTELSEL

91+ dB : diep 71 – 90 dB : ernstig 56 – 70 dB : matig-ernstig 41 – 55 dB : matig 26 – 40 dB : licht

Sensitiviteit en frequentie-selectiviteit B. Frequentieselectiviteit Het frequentieresolutievermogen van de cochlea is een weer- spiegeling van de integriteit van de tonotopische filters op de membrana basilaris (haarcelfunctie) Deze integriteit kan worden gemeten aan de hand van FREQUENTIE TUNING CURVEN (FTC)

FTC’s kunnen gemeten worden op : mechanisch (membrana basilaris) : mechanische tuning curven neuraal neurale tuning curven psychoakoestisch psychoakoestische tuning curven

Tuning curve (pathologisch) Intensiteitsniveau (dB SPL) Tuning curve (normaal) LF HF Individuele zenuwvezel

Gevolgen van gestoorde frequentieselectiviteit ernstige spraakverstaanbaarheidsmoeilijkheden vooral in de aanwezigheid van achtergrondgeruis (gestoorde spraakdiscriminatie) ATTENUATIE EFFECT + DISTORSIE EFFECT Achtergrondruis (met frequentie- samenstelling ~ signaal) is even effectief in het exciteren van de sensoriële cellen waardoor mas- kering optreedt met slechte discriminatie tot gevolg.

Intensiteitscodering Effect van sensorieel gehoorverlies op de intensiteitscodering is de ontwikkeling van het fenomeen RECRUITMENT Abnormaal snelle aangroei van de luidheid bij een stijging van het geluidsniveau, wat resulteert in een gereduceerd dynamisch bereik. (drempel verhoogd – oncomfortabel niveau = normaal- horende) Fysiopathologische verklaring : Vroeger : abnormaal snelle toename in het ‘recruiteren’ van nieuwe neuronen binnen de populatie van responderende neuronen bij stijgende intensiteit (Evans, 1976) Actueel : Reductie of verlies van de ‘fast-acting compressing linearity’ (Moore, 1996)

Temporele integratie Patienten die lijden aan een cochleair gehoorverlies vertonen een verandering van de absolute drempel in functie van de signaalduur die kleiner is dan voor normaalhorenden. Power 200 msec Power 200 msec Gevolg op de spraakverstaanbaarheid : Verlies aan verstaanbaarheid voor lange spraakklanken (klinkers) Power 200 msec time

Geluidslokalisatie en binauraal horen Om geluiden in de omgeving te kunnen lokaliseren is een binauraal (twee oren) auditief systeem essentieel. Interaurale Tijdsverschillen Faseverschillen Niveauverschillen