Entwicklung eines Therapiegeräts zur Verbesserung der Sprachklangdifferenzierung bei Frühgeborenen

Jedes Jahr werden in den Vereinigten Staaten etwa 10 % der Säuglinge zu früh geboren, wovon allein in den USA fast 400.000 Familien betroffen sind. Bei diesen Säuglingen kommt es in der frühen Kindheit häufig zu erheblichen kognitiven und sprachlichen Verzögerungen, was sich negativ auf die sozialen und schulischen Funktionen im Schulalter und darüber hinaus auswirkt. Komplexe Funktionen höherer Ordnung wie die Sprache bauen auf frühen, grundlegenderen neuronalen Prozessen auf, die den Grundstein für spätere Verbindungen und Systeme legen. Eine grundlegende neuronale Verarbeitungsfunktion, die für die Entwicklung von Kognition und rezeptiver Sprache notwendig ist, ist die frühe Fähigkeit, Sprachlaute voneinander zu unterscheiden (über dem Hören liegt eine einfachere Wahrnehmung von Lauten). Bei Frühgeborenen ist die Sprachverarbeitung bei der Entlassung aus der Neugeborenen-Intensivstation (NICU) im Vergleich zu Vollzeitkindern häufig mangelhaft und geht mit schlechteren Ergebnissen im Alter von zwei Jahren einher. Die nach der Geburt auf der neonatologischen Intensivstation verbrachte Zeit gleicht die atypische Verarbeitung von Sprachlauten nicht aus und viele Frühgeborene benötigen bereits in der frühen Kindheit gezielte Therapien. Derzeit gibt es keine technische Intervention, die das Problem der schlechten Sprachdifferenzierung von Frühgeborenen während des Krankenhausaufenthalts auf der neonatologischen Intensivstation angeht, wenn das größte Potenzial zur Verbesserung dieses grundlegenden neuronalen Prozesses besteht.

Wurzel des Problems: Zur schlechten Verarbeitung von Sprachlauten bei Frühgeborenen trägt eine atypische Hörumgebung auf der neonatologischen Intensivstation bei, die in einer Zeit neuronaler Verletzlichkeit und kritischer Entwicklungsphasen auftritt. Die Umgebung der neonatologischen Intensivstation ist reich an Maschinengeräuschen oder menschlichen Stimmen, die, ungefiltert durch die Gebärmutterumgebung, häufig über den empfohlenen Lautstärkepegeln liegen. Umgekehrt ist die neonatologische Intensivstation arm an Geräuschen, die normalerweise die sich entwickelnden Verbindungen im neugeborenen Gehirn verknüpfen würden, wie zum Beispiel menschliche Stimmen in einer natürlichen Umgebung. Der optimale Hörreiz für Säuglinge nach der Geburt wären die Stimmen ihrer Eltern, bei geringer Lautstärke und in kindgerechten und reaktionsfähigen Mustern. Trotz unterstützender Richtlinien auf der neonatologischen Intensivstation können aufgrund sozialer, geografischer und wirtschaftlicher Anforderungen jedoch nur wenige Eltern dauerhaft anwesend sein, um diese Sprachintervention durchzuführen. Soziale und psychologische Determinanten der Gesundheit verschärfen das Problem zusätzlich.

Lösungen: Die Bereitstellung der aufgezeichneten Stimme ihrer Eltern für Säuglinge, wenn diese wach, physiologisch stabil und empfänglich sind, kann ihrem sich entwickelnden Hörsystem dabei helfen, angemessene Erfahrungen zu machen. Darüber hinaus, wenn die Stimme: 1) kindgerecht ist; 2) mit Lautstärken und Rhythmen, die auf natürlich vorkommende Reize abgestimmt sind; und 3) die Bedingungen für ein optimales Erlernen von Sprachlauten bei sich entwickelnden Menschen sind erfüllt, wenn sie auf Wunsch des Säuglings kontingent bereitgestellt werden (durchgängig nach der gleichen einfachen Aktion innerhalb eines sehr kurzen Zeitrahmens bereitgestellt).

Herausforderungen für die Gestaltung wirksamer Interventionen: Bei der Platzierung der meisten Lautsprechergeräte in Brutkästen und Kinderbetten bestehen Sicherheitsbedenken, insbesondere Infektionsrisiken durch Geräte, die nicht vollständig desinfiziert werden können, und die Bereitstellung lauter/ungefilterter Geräusche zu Zeiten, in denen ein Säugling nicht empfänglich ist, was zu physiologischer Instabilität führt . Es bestehen Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit hinsichtlich der Bereitstellung unkalibrierter Inhalte, wenn die neuronalen Schaltkreise der Hörverarbeitung unausgereift und ineffizient sind. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass aktives Lernen bei Säuglingen und Kleinkindern die Plastizität und Entwicklung des Gehirns im Vergleich zum passiven Umgang mit aufgezeichnetem Material deutlich verbessert. Schließlich ist die Messung von Interventionseffekten bei präverbalen Säuglingen mithilfe standardmäßiger Verhaltensbeurteilungen ungenau.

Bei dieser Untersuchung wird das klinische Studienteam überzeugende Belege nutzen, die zeigen, dass Lesen und Singen (kalibriert an Vorkommnissen in der natürlichen Umgebung) sich positiv auf die kognitive und sprachliche Entwicklung von Frühgeborenen auswirken, wenn die Stimme der Mutter auf Wunsch an das Kind gerichtet wird. Die untersuchte Technologie soll Säuglinge auf der neonatologischen Intensivstation unterstützen und gleichzeitig ihre Mütter einbeziehen. Die Technologie soll Lernerfahrungen optimieren, indem sie das Ausmaß und die Dauer der Intervention steuert; Das klinische Studienteam arbeitet mit den Pflegeteams der neonatologischen Intensivstation zusammen, um die Abgabe der Stimme der Mutter in stabilen und empfänglichen Zuständen zu planen. Das Interventionsgerät soll das Lernen durch kontingentes Saugen an einem Schnuller gewährleisten, der mit einem Sensor für Saugdruck/Saugzeitpunkt ausgestattet ist und an einen Lautsprecher angeschlossen ist, der die Stimme der Mutter wiedergibt. Die Technologie ist nachweislich desinfizierbar und erfüllt die Standards zur Infektionskontrolle auf der neonatologischen Intensivstation. Durch dieses Design werden Eltern in die Lage versetzt, ihren Kindern zu helfen, selbst wenn diese die Mittel, die Fähigkeit oder die Zeit haben, jeden Tag im Krankenhaus zu bleiben – diese Technologie unterstützt neonatologische Intensivstationen dabei, sowohl Exzellenz als auch Gerechtigkeit in der Pflege zu bieten. Da diese Studie eine Population umfasst, die im Vergleich zu den nationalen Standards eine größere Diversität sozialer Determinanten der Gesundheit aufweist, und da an den teilnehmenden Studienstandorten bereits ein Familienunterstützungsprozess vorhanden ist, hat das klinische Studienteam Anstrengungen unternommen, um die Teilnahme an der Forschung für alle sicherzustellen. Ebenso wird die Generalisierbarkeit der resultierenden Ergebnisse verbessert. Schließlich misst das klinische Studienteam die Ergebnisse objektiv mithilfe gehirnbasierter (EEG) Messungen der Sprachklangverarbeitung. Diese Messungen haben für die Zwecke der Studie eine hohe Konstruktvalidität bei Frühgeborenen, da sie: (1) konsistent über das gesamte Spektrum der Frühgeburtlichkeit und -einstellungen ermittelt werden, (2) den Reifegrad der Sprachverarbeitung widerspiegeln und (3) die Ergebnisse der rezeptiven Sprache in hohem Maße vorhersagen die ersten zwei Jahre, und (4) reagieren auf die Behandlung mit einem 3-wöchigen Paradigma der kontingenten Stimme. Ziel der Studie ist es, die Wirksamkeit der Technologie in einer randomisierten, kontrollierten Studie unter Verwendung strenger Protokolle zu demonstrieren. Das Studiendesign respektiert die Standardversorgung, die in den meisten Fällen das passive Abhören der von den Eltern aufgezeichneten Stimme des Säuglings einschließt (was eine konservativere Messung der Wirkung der Intervention ermöglicht, als wenn sie mit überhaupt keiner Exposition verglichen würde); Das Studiendesign untersucht potenzielle Auswirkungen der Umgebung auf der neonatologischen Intensivstation, wie z. B. Zimmertypen (Einzelzimmer vs. offenes Zimmer) und Umgebungslärm. Die Studienziele folgen.

1. Die Studie wird die Hypothese testen, dass es einen größeren Reaktionsunterschied zwischen Sprachlauten im EEG geben wird, für Säuglinge, die die saugbedingte Stimmintervention der Mutter erhalten, als für Säuglinge, die die gleiche Menge an nicht-bedingter Mutterstimme hören.
2. Die Studie wird testen, ob die Größe des Interventionseffekts zunimmt, wenn das Hintergrundrauschen auf der neonatologischen Intensivstation geringer ist.
3. In der Studie wird untersucht, ob die Größe des Interventionseffekts je nach Zimmertyp auf der neonatologischen Intensivstation variiert.