Преимущества системы Ponto, выходящие за рамки улучшения слуха: влияние на обучение, запоминание и слуховое усилие. Часть 2
Специалисты Oticon Medical придают большое значение тому, чтобы создаваемые ими устройства могли предоставлять пациентам наилучшее качество звука. Для этого компания систематически проводит исследования. Так, одно из них показало, что более высокое качество звука дает не только возможность слышать лучше. Впервые была проведена оценка технологий, реализуемых в системе Ponto, которые влияют на то, каким образом у пользователей слуховых аппаратов костной проводимости проходит обучение, функционирует память и осуществляется слуховое усилие. В первой части сатьи мы рассказали о результатах исследования, главная цель которого заключалась в оценке роли системы при обучении слабослышащих детей. Разговор о преимуществах Ponto мы продолжим с представления результатов еще двух исследований.

Второе исследование. Запоминание при применении системы Ponto

В ситуациях повседневного слушания рабочая память человека может использоваться как для обработки, так и для хранения информации. При выполнении комплексных задач эти два процесса проводятся одновременно. Однако рабочая память имеет ограниченный объем. Поэтому время от времени в мозге возникает компромисс при распределении ресурсов, выделяемых для обработки сигнала и хранения информации: чем больше ресурсов используется на обработку, тем меньше их остается на хранение. Поэтому способность к запоминанию информации, по мнению специалистов Oticon Medical, может быть использована для оценки того, сколько ресурсов осталось для хранения, и, следовательно, сколько усилий необходимо для обработки этого сигнала. В ходе этого исследования сравнивалась способность запоминать информацию во время ношения процессора Ponto, прикрепленного к мягкому бандажу (передача через кожу) или к опоре (прямая передача звука).

Методика исследования

Участие в исследовании приняли 16 взрослых пользователей системы Ponto с кондуктивной или смешанной кондуктивной и сенсоневральной потерей слуха. Использовался тест SWIR (распознавание и вспоминание последнего слова фразы), позволивший сравнить способности к запоминанию у участников, которые носили Ponto на мягком бандаже или на опоре. В ходе исследования испытуемые одновременно надевали два звуковых процессора Ponto, один из них был прикреплен к опоре, а второй – к мягкому бандажу (Рисунок 3). Каждый раз активировался только один звуковой процессор, выбор происходил «слепым» методом в случайном порядке. При этом оба они были оптимально настроены для каждого тестового условия, включая коррекцию усиления для мягкого бандажа.

Исследование проводилось в условиях пространственной схемы, когда целевой сигнал (фразы датского теста HINT) предъявлялся из колонки, расположенной перед участником на расстоянии 1,5 м, а шум (Международный сигнал для проведения речевого теста ISTS) – из трех колонок, расположенных сзади (180°, ± 110°). Отношение сигнал/шум настраивалось персонально для каждого испытуемого. Это было сделано для того, чтобы добиться 95 % правильного распознавания в ситуации, когда Ponto был закреплен на мягком бандаже.
 
Каждый блок теста SWIR включал 7 предложений (Рисунок 1). Участники должны были выполнить две задачи:
– распознавание: необходимо было повторить последнее слово после каждого предложения;
– свободное вспоминание: нужно было вспомнить как можно больше последних слов в конце каждого блока.

Для каждого тестового условия было прочитано пять текстовых блоков (всего десять). Выполнение задачи на распознавание должно было приблизительно соответствовать показателю в 95 % правильно повторенных конечных слов. Успешность выполнения задачи на вспоминание оценивалось на основе процента правильно вспомненных слов. Таким образом, тест SWIR позволяет определить, сколько последних слов можно вспомнить после прослушивания семи предложений.

Рисунок 1

Рис.1. Текстовый блок теста SWIR (переведенный с датского языка), состоящий из семи предложений. Прослушав один список, участники должны были вспомнить как можно больше последних слов (выделенных жирным шрифтом). Участники одновременно носили оба звуковых процессора (на опоре и на мягком бандаже), при этом каждый раз был активирован только один из них

Полученные результаты

Способность слушателей к вспоминанию оказалась значительно выше в тех случаях, когда звуковой процессор был прикреплен к опоре (52 %), чем тогда, когда процессор крепился к мягкому бандажу (46 %). Результаты показаны на Рисунке 2. Исследователи сделали предположение о том, что это является следствием меньшего объема ресурсов, выделяемых мозгом на обработку сигнала при прямой передаче звука. То есть передача звука через имплант Ponto в височную кость, без приглушения мягкими тканями, улучшает качество сигнала и снижает усилие, необходимое для его обработки.

Рисунок 2

Рис.2. Процент правильно вспомненных последних слов при использовании звукового процессора на опоре (прямая передача звука, оранжевый столбик) или на мягком бандаже (передача через кожу, синий столбик). Планки погрешностей обозначают стандартную среднюю ошибку. При помощи прямой передачи звука удалось добиться относительного улучшения способности к вспоминанию на 13 %.
* обозначает значимую разницу (p < 0,05)

Выводы

Пользователи имплантируемой системы костной проводимости могут запоминать на 13 % больше при помощи прямой передачи звука даже в тех случаях, когда они понимают, по меньшей мере, 95 % сказанного. Исследование еще раз подтверждает, что преимущества прямой передачи звука выходят за пределы «просто» слуха. Даже если две системы показывают одинаковые результаты при измерении разборчивости речи, в повседневной жизни они могут демонстрировать существенные различия. Бесспорно, понимание слов оратора во время лекции чрезвычайно важно, но при этом нужно еще уметь запомнить и ее содержание. Вот почему пользователи BAHS должны знать о том, что прямая передача звука может снизить когнитивную нагрузку на мозг и, соответственно, повысить способность к запоминанию.

Третье исследование. Слуховое усилие при применении системы Ponto

У всех аппаратов костной проводимости (BAHS) есть максимальная выходная сила, которая гораздо ниже уровня дискомфортной громкости человека. Если уровень входного звука после усиления достигнет максимальной выходной силы, то звук будет оперативно приглушен ограничительным компрессором, при этом в сигнале возникнут артефакты насыщения. Обработка такого искаженного и неестественного звука может потребовать от мозга больше усилий. Цель исследования заключалась в проверке данной гипотезы. Для этого сравнивалось количество усилий, которые мозг тратит на обработку речи при использовании звуковых процессоров Ponto с разной максимальной выходной силой. Это первое исследование, в котором усилие слушания через BAHS изучалось при помощи объективного измерения, дающего уникальную информацию о распределении когнитивных ресурсов при выполнении задачи на понимание речи в шуме.

Методика исследования

В исследовании принял участие 21 взрослый пользователь Ponto с кондуктивной или смешанной кондуктивной и сенсоневральной потерей слуха. Их слуховое усилие объективно измерялось с помощью реакции зрачков (пупиллометрии, т.е. измерения величины зрачка), которая является физиологическим показателем усилия, использованного для выполнения задачи. В условиях контролируемого теста больший размер зрачка указывает на задействование большего количества когнитивных ресурсов.
 
Фразы датского теста HINT предъявлялись из колонки, расположенной перед участниками на расстоянии 1,2 м, в то время как шум – невнятная речь четырех голосов – предъявлялся из колонок, расположенных сбоку и сзади (± 90° и ± 150°). Участники должны были прослушать фразу (окно слушания), сохранить ее в рабочей памяти в течение 3 секунд (окно сохранения) и повторить ее (окно ответа) (Рисунок 3). Камера айтрекера записывала расширение зрачка на протяжении всего исследования.

Рисунок 3

Рис.3. Схема одного испытания (3 секунды шум, 1,5 секунды фраза в шуме, 3 секунды шум). Для каждого звукового процессора было проведено 25 испытаний

Слушатели выполняли задачу с каждой из трех моделей процессоров, прикрепленных к опоре, имплантированной пользователю: Ponto Pro, Ponto 3 и Ponto 3 Super Power. Все процессоры имели разную максимальную выходную силу, при этом Ponto Pro предоставлял самую низкую максимальную выходную силу, а Ponto 3 Super Power – самую высокую. Кроме того, Ponto 3 Super Power и Ponto 3 имели один и тот же многоканальный алгоритм управления максимальной выходной силой, в то время как Ponto Pro имел одноканальный алгоритм (в условиях насыщения это приводит к возникновению артефактов во всем частотном диапазоне).
 
Уровень речи был индивидуально скорректирован, чтобы добиться насыщения для Ponto Pro, но не для Ponto 3 Super Power. Уровень шума настраивался индивидуально, так как было необходимо добиться получения 95 % правильных ответов для Ponto Pro, чтобы получить положительное отношение сигнал/шум. Затем это отношение было зафиксировано для всех процессоров, принимавших участие в тесте. Для каждого процессора использовался один список из 25 предложений. Исследование проводилось «слепым» методом в случайном порядке.

Полученные результаты

На Рисунке 4А показано среднее расширение зрачка, измеренное для каждого звукового процессора во время слушания участниками фразы (окно слушания) и подготовки ими ответа (окно сохранения).

Процессор Ponto 3 Super Power привел к значительно более низкому пиковому расширению зрачка, чем Ponto Pro (звездочка на Рисунке 4). Это свидетельствует о меньшем усилии для слушания фразы, которое понадобилось в случае использования Ponto 3 Super Power. Кроме того, общее расширение зрачка («область под кривой», Рисунок 4Б), полученное для Ponto 3 Super Power, было значительно меньше, чем расширение зрачка при использовании двух других процессоров – Ponto 3 (на 18 %) и Ponto Pro (на 50 %). Общее расширение зрачка также было значительно меньше для Ponto 3 по сравнению с Ponto Pro (на 38 %). Полученные результаты показывают, что усилие, потребовавшееся как для слушания фразы, так и для ее сохранения в рабочей памяти, оказалось значительно меньше при использовании устройства с более высокой максимальной выходной силой (и с более продвинутым алгоритмом обработки сигнала).

Рисунок 4

Рис.4. А. Среднее расширение зрачка во время речевого ктеста в шуме, который проводился с использованием трех звуковых процессоров Ponto: Ponto Pro, Ponto 3 и Ponto 3 Super Power.
Б. Общее расширение зрачка, описанное как «область под кривой». Общее расширение зрачка, полученное для Ponto 3 Super Power, было меньше на 50 % по отношению к общему расширению для Ponto Pro.  
* обозначает значимую разницу (p < 0,05)

Выводы

Полученные результаты доказывают: слушание через звуковой процессор с более высокой максимальной выходной силой помогает пользователям BAHS существенно снизить усилия, направленные на обработку услышанного и сохранение его в памяти. Кроме того, это может значительно повлиять на слуховое усилие. При использовании звукового процессора с более высокой максимальной выходной силой и более продвинутым алгоритмом работы появляется возможность воспроизвести больший диапазон повседневных звуков с меньшим количеством искажений. При этом усилие, прилагаемое мозгом, значительно снижается. Важно отметить, что польза от применения Ponto 3 Super Power была доказана для широкого диапазона кондуктивных и смешанных потерь слуха. Для всех пациентов более высокая максимальная выходная сила является еще одним безусловным плюсом.

Общие результаты трех исследований

Итак, было получено два важных результата.
 
Первый. Показатели разборчивости речи оказались схожими (хотя и не всегда одинаковыми) в разных тестовых условиях. Несмотря на то, что участники могли понять и повторить почти все слова в тестах SWIR и HINT (более 90 % правильно понятых слов как при использовании процессора на мягком бандаже, так и при применении процессора на опоре), они показали разные результаты при исследовании функций, выходящих за рамки разборчивости речи, а именно когнитивных функций более высокого порядка: обучения, памяти и слухового усилия. То есть, несмотря на то, что понимание речи является первым и главным требованием, оно не отражает всех аспектов слуха в повседневной жизни.
 
Второй. Все измерения, которые использовались при проведении трех исследований (как быстро вы обучаетесь, как много вы запоминаете, сколько усилий вам требуется для обработки речи), чрезвычайно актуальны в повседневной жизни, так как все хотят иметь возможность изучать новые слова, запоминать информацию и обрабатывать речь с минимальным возможным усилием.

Эти результаты являются примером практического воплощения концепции BrainHearing. Их можно интерпретировать, опираясь на следующие понятия: слуховое усилие и объем рабочей памяти. Когда сигнал высокого качества попадает в мозг, он легко сопоставляется с уже имеющимся в долгосрочной памяти человека представлением. То есть высококачественный сигнал может быть легко обработан и понят. Это быстрый и автоматический процесс, который требует небольшого количества ресурсов. Результаты исследований убедительно доказали, что все это действительно происходит в случае использования системы прямой передачи звука и/или звукового процессора с максимальной выходной силой (Ponto 3 Super Power). Прямая передача звука, более высокая максимальная выходная сила и усовершенствованная обработка звука действительно могут воспроизводить входной сигнал с большей достоверностью и меньшим числом искажений. Поэтому для обработки такого высококачественного сигнала требуется достаточно мало ресурсов, и соответственно, появляется возможность выделить больше ресурсов для обучения, запоминания и подготовки к ответу. С другой стороны, когда в мозг поступает сигнал низкого качества, он запускает более медленный и трудоемкий процесс, в котором рабочая память сильно занята. В этом случае пользователь понимает сигнал за счет более высокого слухового усилия и активного использования рабочей памяти. Но ее объем ограничен, и когда для понимания привлекается больше ресурсов, на выполнение других задач (запоминание или изучение новых слов) их остается на порядок меньше.
 
Технология BrainHearing для специалистов Oticon Medical является основополагающей во время работы над созданием слуховых систем. Все продукты компании должны обеспечивать возможность лучше слышать, но они также обязаны помогать мозгу осмысливать звуки с меньшим усилием. Одна из задач инженеров Oticon Medical заключается в том, чтобы сделать процесс расходования когнитивных ресурсов на понимание, запоминание, взаимодействие и наслаждение жизнью более простым и удобным. Представленные в статье результаты имеют большое значение, поскольку они убедительно показывают: использование результатов измерений, отражающих выполнение повседневных задач в разных ситуациях, помогает выявить реальные различия в работе слуховых систем, которые незаметны при проведении традиционных измерений. Эти системы могут предоставлять пользователям идентичный уровень разборчивости речи, но при этом они не обязаны быть одинаковыми.
   
Oticon Medical работает над имплантируемыми решениями только с прямой передачей звука. В первую очередь речь идет о системе Ponto, а также о других транскутанных решениях, которые находятся в стадии разработки. Компания больше не заинтересована в создании имплантов на основе передачи через кожу, при этом разработка нехирургических решений при помощи передачи через кожу будет продолжена. Мягкий бандаж и тестовое оголовье удобно использовать при необходимости опробовать устройство и для протезирования маленьких детей. Очень важно правильно консультировать пациентов, которые должны осознавать, что система передачи через кожу не столь хороша, как имплантируемая система Ponto, и что в качестве долгосрочного решения ее целесообразно использовать лишь в исключительных случаях. Необходимо отметить, что при проведении обоих тестов (SWIR и тест на обучение) был использован мощный звуковой процессор. Преимущество прямой передачи звука могло бы быть еще более выраженным, если бы вместо него использовался звуковой процессор с меньшей мощностью.
 
Таким образом, результаты описанных выше исследований убедительно демонстрируют важность обдуманного выбора звукового процессора, который обеспечит наилучшую поддержку когнитивных функций мозга.

Заключение

Представленные в статье данные о роли BAHS при выполнении повседневных задач (запоминание и изучение новых слов) доказывают, что имплантируемая система костной проводимости влияет на то, как быстро маленький пациент будет обучаться, сколько устной информации сможет запоминать, и сколько усилий ему потребуется для обработки речи. Эти знания крайне важны при выборе системы костной проводимости.

Коллектив авторов:
доктор Федерика Бьянки, профессор Томас Ланнер,
доктор Доротея Вендт,
адъюнкт-профессор Андреа Питтман,
магистр Тове Розенбом, доктор Маркус Хольмберг.


Оборудование:

Это интересно:

Читайте также:

Статьи для специалистов