Conséquences perceptives de lésions cochléaires UE P2 C. Lorenzi UMR CNRS LSP; Dept d Etudes Cognitives Inst d Etude de la Cognition Ecole normale supérieure, PSL Research University christian.lorenzi@ens.fr
Bibliographie Moore, B.C.J. (2012). An introduction to the psychology of hearing. San Diego. Academic Press Moore, B.C.J. (1995). Perceptual consequences of cochlear damage. Oxford. Oxford Psychology Series Moore, B. C. J. (2007). Cochlear Hearing Loss: Physiological, Psychological and Technical Issues (Wiley, Chichester).
Faits essentiels «Je n entends plus certains sons»
Faits essentiels Je n entends plus certains sons Dans le silence, j arrive à comprendre ce que l on me dit Certains sons me cassent les oreilles Dans la rue, au restaurant, en famille, je ne peux plus suivre facilement une conversation Ma prothèse me permet d entendre à nouveau certains sons Malgré ma prothèse, je ne comprends toujours pas certains mots Ma prothèse est surtout inefficace dehors ou en famille
Plan Effets anatomiques de lésions cochléaires Troubles de l audibilité Réduction de la bande passante audible Recrutement de sonie 6 effets Dégradation de la sélectivité fréquentielle perceptifs Acuité temporelle normale Trouble du codage de la structure fine Susceptibilité accrue aux effets de masquage Troubles de la perception de la parole dans le bruit Troubles de la localisation auditive Troubles de la perception de la hauteur Le cas de l implant cochléaire & codage robuste Plasticité & apprentissage
Effets anatomiques de lésions cochléaires Lésions des CCE Lésions des CCI (12000) (3500)
Effets anatomiques de lésions cochléaires Lésions des CCE Lésions des CCI CCI CCE Epithélium sensoriel (membrane basilaire)
Effets de lésions cochléaires Zone «morte» Destructions partielles ou localisées de CCE
Effets anatomiques de lésions cochléaires De-afférentation; Nerf auditif Kujawa & Liberman, 2009
Troubles de l audibilité Courbe des seuils absolus Fréquence (Hz) Seuils (db HL) Audiogramme (patient presbyacousique)
Troubles de l audibilité Fréquence (Hz) PTA: pure tone average Seuils (db HL) PTA 0-25 db: limites normales PTA 26-40 db: perte légère PTA 41-55 db: perte modérée PTA 56-70 db: perte modérée-sévère PTA 71-90 db: perte sevère PTA > 90 db: perte profonde - cophose
Troubles de l audibilité Fréquence (Hz) Seuils (db HL) Courbe d accord d un point de la membrane basilaire
Troubles de l audibilité Ex: /aba/ burst Seuil absolu Amplitude Prevoisement Temps Dégradation de la perception des éléments les moins énergétiques (e.g., explosion-consonnes, etc)
Troubles de l audibilité En résumé Elévation des seuils absolus (détection) Perte de l audibilité des signaux faiblement énergétiques (consonnes) Trouble de la perception de la parole dans le bruit
Réduction de la bande passante audible Distorsion de la perception du timbre Effets délétères sur l identification de consonnes & voyelles Fréquence (Hz) Seuils (db HL)
Recrutement de sonie Injection de drogue ototoxique Fonction Entrée-Sortie de la membrane basilaire
Recrutement de sonie Fonction de sonie Méthode d ajustement
Recrutement de sonie Fonction de sonie Echelle catégorielle
Recrutement de sonie En résumé Accroissement anormal rapide de la sonie en fonction du niveau sonore Inconfort auditif Effet délétère modeste sur l intelligibilité
Dégradation de la sélectivité fréquentielle
Dégradation de la sélectivité fréquentielle ERB X 4-5 ERB X 4-5 Relation entre perte auditive (db HL) & sélectivité fréquentielle (ERB)
Dégradation de la sélectivité fréquentielle
Dégradation de la sélectivité fréquentielle Perte totale de CCE; CCI intactes
Dégradation de la sélectivité fréquentielle Effets de «lissage spectral» interne
Dégradation de la sélectivité fréquentielle Simulation des effets de perte de sélectivité fréquentielle
Dégradation de la sélectivité fréquentielle En résumé. Surdité moyenne: ERB N x 2 Surdité sévère : ERB N x 4 Effet de «lissage/brouillage» fréquentiel Dégradation de la résolvabilité des composantes fréquentielles (N=5-6 chez NE) Effets délétères en perception de la hauteur? Effets délétères sur l identification des voyelles (formants) Effets délétères sur l identification des consonnes (lieu d articulation /p/, /t/, /k/)
Trouble(s) du codage temporel Silence Bruit stationnaire Enveloppe temporelle (AM) Structure temporelle fine (FM) Simulation de sorties de filtres cochléaires ; syllabe /ga/
Acuité temporelle normale m
Acuité temporelle >normale? m
Acuité temporelle >normale? Simulation lésion Cochlée saine Recrutement de sonie Cochlée lésée
Acuité temporelle >normale? Altérations CCI Kale & Heinz (2010)
Acuité temporelle normale En résumé. Acuité temporelle normale Sensibilité à l enveloppe normale voire supérieure à la normale Perception normale du rythme et de certains aspects du timbre Effets bénéfiques en identification des consonnes?
Trouble du codage de la structure temporelle fine Silence Bruit stationnaire Enveloppe temporelle (AM) Structure temporelle fine (FM) Simulation de sorties de filtres cochléaires ; syllabe /ga/
Trouble du codage de la structure temporelle fine E STF STF E STF E STF
Trouble du codage de la structure temporelle fine Woolf et al. (1981) vs Harrison & Evans (1979); Miller et al. (1997)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Ruggles et al. (2011)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Ruggles et al. (2011)
Des vocodeurs Des Vocodeurs Bell Labs., 1940 E STF
Des vocodeurs Des Vocodeurs 6 x 10-4 AM k (t) 5 6 x 10-4 S k (t) 4 3 2 1 4 0 0 200 400 600 800 1000 1200 2 0-2 -4-6 0 200 400 600 800 1000 1200 0.1 0.08 FM k (t) 0.06 0.04 0.02 0-0.02-0.04 AM FM carrier -0.06-0.08-0.1 0 200 400 600 800 1000 1200 Dudley (1940); Flanagan (1980); Drullman (1995); Remez et al. (1981)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Hopkins et al. (2008); Lorenzi et al. (2006)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Altérations CCI Kale & Heinz (2010)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Altérations CCI Kale & Heinz (2010)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Henry & Heinz (2012)
Trouble du codage de la structure temporelle fine Altérations CCE Henry & Heinz (2012)
Trouble du codage de la structure temporelle fine En résumé. Codage anormal de la structure fine Effets délétères en perception de la hauteur Effets délétères en identification de la parole dans le bruit (stationnaire & fluctuant)
Susceptibilité accrue aux effets de masquage Trouble de la détection dans le bruit Trouble de la perception de la parole dans un bruit stationnaire & fluctuant Masque Masque Freq (Hz) Freq (Hz)
Troubles de la perception de la parole dans le bruit Parole dans le silence Bruit fluctuant Parole dans un bruit stationnaire Parole dans un bruit fluctuant MR
Troubles de la perception de la parole dans le bruit Groupes 60 NE Jeunes NE Agés Surdité NS Jeunes Surdité NS Agés 50 40 Bruit stationnaire NS -NE=2-5 db SRT 30 20 Niveau (db SPL) 10 0 SRT (db) -10 Silence Bruit stationnaire
Troubles de la perception de la parole dans le bruit Bruit fluctuant NS -NE=7-15 db SRT 1 db = 11-19% 60 50 40 30 20 10 Niveau (db SPL) 0-10 SRT (db) -20 NE Jeunes Groupes NE Agés Surdité NS Jeunes Silence Bruit fluctuant (1 locuteur) Surdité NS Agés
Trouble de la localisation auditive
Trouble de la localisation auditive
Trouble de la localisation auditive
Trouble de la localisation auditive BMLD
Trouble de la localisation auditive
Trouble de la localisation auditive Détection dans le bruit
Trouble de la localisation auditive En résumé. Localisation anormale dans le silence Localisation anormale dans le bruit Mauvais codage de la structure fine (codage IPD & BMLD déficitaires)
Trouble de la perception de la hauteur
Jeunes NE Jeunes ME Agés NE ERBs 2 khz (/CF) Agés ME Moore & Peters (1992)
Troubles de la perception de la hauteur Jeunes ME DLFs Sons purs Agés NE Agés ME Moore & Peters (1992)
Agé ME DLFs normaux Mauvaise sélectivité DLFs anormaux Jeune ME Agé ME Bonne sélectivité Bonne sélectivité Moore & Peters (1992)
Correlation rs (ERB vs DLFs) NS Dissociation DLFs vs ERBs Dissociation Discrimination fréquentielle vs Sélectivité fréquentielle Résultats similaires avec DLCs (F0) Moore & Peters (1992) Déficit du codage temporel de la hauteur tonale & hauteur fondamentale
Bref historique de l otologie Des minéraux... des extraits de plantes aux prothèses auditives externes jusqu aux implants cochléaires, aux implants du tronc cérébral, et aux prothèses mixtes
Perception sous implant
Qu est ce que l implant cochléaire? Apparition: 1970-1980
Réhabilitation par oreille bionique : Implants cochléaires Implanted Electrodes Auditory nerve N. Dillier (Zürich)
Advanced Bionics
Insertion d électrodes & codage fréquentiel Basses Fréquences Hautes Fréquences
Intelligibilité dans le silence Importante variabilité dans le silence Consonnes: Min: 23% - Max: 88% Mais Voyelles: Min: 7% - Max: 79% 25/40 > 50% correct 12/40 > 50% correct Pourcentage correct Percent correct 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Consonnes Neurelec Med-EL Cochlear AB Pourcentage correct Percent correct 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Voyelles Voyelles Neurelec Med-EL Cochlear AB Patients Patients GDR CNRS GRAEC (2008)
Codage fréquentiel appauvri Basses Fréquences Canal #16 Hautes Fréquences Canal #1
Traitement du signal sous implant CIS filters: 2-ERB N wide
Utilisation de vocodeurs afin de simuler l écoute électrique Bell Labs., 1940 AM FM
Intelligibilité de la parole dans le silence Silence Codage fréquentiel/fm appauvri & codage d AM fidèle Shannon et al. (1995)
Intelligibilité de la parole en présence de sources concurrentes Sentence recognition in quiet AM+FM Sentence recognition + Mask AM+FM AM AM Zeng et al.(2005)
Intelligibilité de la parole en présence de sources concurrentes Bonne intelligibilité Entendants Implantés cochléaires Fu & Nogaki (2004) Mauvaise intelligibilité
Simulation du démasquage chez les Implantés cochléaires Lissage spectral Résolution fréquentielle CI=4 channel & -6dB/oct filter Fu & Nogaki (2004)
Variabilité inter individuelle Etiologie Age, durée de déprivation Habituation, Apprentissage Distribution et condition des fibres du nerf auditif
Variabilité inter individuelle Relation entre acuité temporelle & Intelligibilité de la parole /silence Fu (2002)
Implants du tronc cérébral Moore & Shannon (2009)
Plasticité & Apprentissage 14 12 SRT (db) 10 8 6 4 2 Ear normally aided Ear not normally aided 0 65 70 75 80 85 90 Level (db SPL)