Effecten van heldere spraak op luisterinspanning en geheugen bij zinsverwerking

Dit experiment is een Basic Experimental Study with Humans (BESH)-proef. Alle deelnemers worden blootgesteld aan alle experimentele omstandigheden (d.w.z. "interventies") in een volledig experimenteel ontwerp van 2 x 3 binnen de proefpersonen. De deelnemers zullen bestaan ​​uit 80 oudere volwassenen tussen de 60 en 90 jaar, die zullen worden gerekruteerd uit de metrogemeenschap van Salt Lake. Deelnemers zullen worden gerekruteerd via de Utah Senior Ears-database, het Utah Center on Aging, via flyers die in de hele gemeenschap worden verspreid (bijv. prikborden, wachtruimte in de Ear Nose and Throat (ENT)-kliniek aan de Universiteit van Utah), via op -line-advertenties (bijvoorbeeld Facebook) en via mond-tot-mondreclame. We zullen een ongeveer gelijk aantal deelnemers rekruteren in twee hoorgroepen op basis van hun drempelwaarden voor pure toongemiddelden (PTA): normaal gehoor (PTA van < 25 decibel gehoorniveau (dB HL), 1-4 kHz) en klinisch relevant gehoor verlies (PTA van > 25 dBHL 1-4kHz). Hoewel we deze dichotome groepering voor rekrutering overnemen, zullen we het gehoorniveau als continu beschouwen om de statistische kracht te vergroten.

We zullen alle richtlijnen van de American Psychological Association (APA) volgen met betrekking tot de behandeling van menselijke proefpersonen. Alle deelnemers zullen geïnformeerde toestemming geven nadat de onderzoeksprocedures aan hen zijn uitgelegd en het vrijwillige karakter van deelname zal worden benadrukt. Er zal geen identificerende informatie (bijvoorbeeld namen) worden verkregen van deelnemers en de enige informatie die verband houdt met hun gegevensbestanden zal een unieke, willekeurige code zijn.

De onderzoeksprocedures worden in één sessie uitgevoerd, die tussen de 3 en 4 uur duurt. Na geïnformeerde toestemming voltooien de deelnemers een gestandaardiseerde gehoorbeoordeling, een neuropsychologische beoordeling, een beoordeling van de hoorbaarheidscontrole en nemen vervolgens deel aan het EEG/pupillometrie-experiment, die allemaal hieronder worden beschreven. Alle gegevens worden opgeslagen op met een wachtwoord beveiligde computers in het laboratorium van de PI. Al het materiaal van deelnemers wordt specifiek voor onderzoeksdoeleinden verzameld. Van de materialen die in deze onderzoeken worden gepresenteerd is niet bekend dat ze experimentele deelnemers kunnen stresseren, in verlegenheid brengen, stigmatiseren of beschuldigen.

Voorafgaand aan het experiment zullen we twee audiometrische tests uitvoeren via een Maico MA-41 audiometer via RadioEar IP-30 luchtgeleidingsoortelefoons. Eerst zullen zuivere toondrempels worden gemeten met behulp van de gemodificeerde Hughson-Westlake bij octaaffrequenties van 250 tot 8000 Hz voor elk oor. Ten tweede zullen we spraakherkenningsdrempels (SRT's) testen met behulp van een opgenomen W-1-spondee-woordenlijst van het Centraal Instituut voor Doven (CID) De bijna gezichtsscherpte werd ook getest voor zowel het rechter- als het linkeroog met behulp van de Rosenbaum-visusscherptetest.

Deelnemers voltooien vervolgens een korte reeks cognitieve beoordelingen. (a) de Montreal Cognitive Assessment (MoCA). Hoewel de juiste grensscore voor cognitieve stoornissen in de MoCA variabel is tussen de steekproeven, wordt algemeen aangenomen dat individuen die lager dan 20 scoren een verhoogd risico lopen op milde cognitieve stoornissen (MCI). Daarom gebruiken we dit als onze conservatieve grenswaarde. Deelnemers zullen ook de F-A-S fonemische vloeiendheidstaak voltooien als een maatstaf voor verbale vloeiendheid, via de korte computerversie van de leesspantaak als een maatstaf voor het verbale werkgeheugen, en de uitgebreide woordenschattests van de Educational Testing Services Kit of Factor Cognitieve tests waarnaar wordt verwezen, als maatstaf voor verbale vaardigheden. Vervolgens voltooien de deelnemers een hoorbaarheidscontroletaak. Voor deze taak zal dezelfde moedertaalspreker Amerikaans Engels worden gebruikt om de stimuli op te nemen met dezelfde +3dB. Deelnemers horen negen verschillende testzinnen (bijvoorbeeld: "Raak de natte verf niet aan) en krijgen de taak om elke zin te "schaduwen" door elk woord hardop te herhalen zoals het werd gehoord. De onmiddellijke herhaling wordt gedaan om de bijdrage van geheugencomponenten aan de taakuitvoering te verminderen.

Na de audiologische en neuropsychologische testen beginnen we met het primaire experiment. Van de deelnemers zullen elektrofysiologische gegevens (EEG), pupilverwijdingsmetingen (pupillometrie) en gedragsregistraties worden gemaakt. Er zal een EEG worden opgenomen van 64 zilver-zilverchloride-elektroden ingebed in een EasyCap (Electro-Cap, Inc), na een 10-20 montage. Bovendien zal er een elektrode op de linker infraorbitale rand worden geplaatst om verticale oogbewegingen en knipperingen te controleren, en zal er offline een virtueel bipolair horizontaal elektro-oculogramkanaal worden gecreëerd voor het monitoren van horizontale oogbewegingen door het verschil tussen twee fronto-temporale elektroden FT10-FT9 te berekenen. die achter de buitenste ooghoek van elk oog zitten. Het continue EEG wordt versterkt met een BrainAmp DC-versterker (Brain-Vision, LLC, Morrisville, NC) (gefilterde bandbreedte: 0,02-250 Hz) en opgenomen op de harde schijf met een bemonsteringsfrequentie van 1000 Hz. De elektrode-impedanties worden onder de 5 kOhm gehouden. Tijdens de luistertaak worden continu metingen van de pupilgrootte van het rechteroog geregistreerd met behulp van een Eyelink 1000 Plus op een desktop gemonteerde infrarood-eyetrackercamera, gedistribueerd door SR Research (SR Research Ltd., Ottawa, ON, Canada). Continue metingen van de pupilgrootte worden geregistreerd met een snelheid van 1000 Hz met behulp van de Eyelink-software en worden offline gedownsampled naar 50 Hz. Zie Statistische analyse en power voor informatie over de verwerking en opschoning van leerlinggegevens.

Deelnemers worden getest in een rustige, geluidgedempte testruimte. Deelnemers zitten op 85 cm afstand van een 24-inch krachtige LCD-monitor die zal worden gebruikt om instructies en aanwijzingen aan de deelnemer te presenteren (bijvoorbeeld wanneer hij een pauze moet nemen). Spraakstimuli worden gepresenteerd via de geluidskaart van de stimuluspresentatiecomputer en via het hulpkanaal naar een Maico MA-41-audiometer gerouteerd, waardoor directe controle van de stimulusintensiteit mogelijk is. De audiometer stuurt de spraak naar de deelnemer via de RadioEar IP-30-oortelefoon met luchtgeleiding. Stimuli worden voor alle deelnemers gepresenteerd op 65 dB HL aan hun beter horende oor (gebaseerd op PTA-drempels tussen 1-4 kHz). Alle hardware wordt in onze testruimte standaard gekalibreerd door een gecertificeerde technicus.

Het experiment wordt geprogrammeerd in Python via het open source platform PsychoPy. Er zullen 360 beproevingen zijn. Bij elke proef luisteren de deelnemers naar een zin die één enkel doelwoord bevat dat ofwel een normale, plausibele voortzetting, een semantische overtreding of een syntactische overtreding zal zijn (zie Tabel 1 in het Onderzoeksplan). Daarnaast zal er spraak worden geproduceerd met behulp van een conversatie-spreekstijl of een hyperarticulatie van heldere spraak-spreekstijl (zie Onderzoeksplan voor meer informatie), in een 2 x 3 binnen-proefpersonen factorieel ontwerp. Er worden heldere en gemoedelijke spraakvoorbeelden van één enkele mannelijke spreker ontlokt. In de gespreksconditie, die eerst wordt opgenomen, wordt de spreker geïnstrueerd om de zinnen te lezen zoals hij dat in een alledaags gesprek zou doen. In de toestand van heldere spraak krijgt de spreker de opdracht om de zinnen uit te spreken alsof hij tegen iemand met gehoorverlies zou praten. Stimuli zullen worden gecompenseerd onder experimentele omstandigheden volgens een Latijns vierkant ontwerp, waarbij elke deelnemer wordt gerandomiseerd naar een van de zes experimentele presentatielijsten. Dit zorgt ervoor dat elk kritisch woord even vaak voorkomt onder experimentele omstandigheden en dat geen enkele deelnemer hetzelfde kritische woord of dezelfde zin meer dan één keer zal zien.

Alle zinnen worden gepresenteerd in +3 decibel (dB) signaal-ruisverhouding (SNR) stationair spraakvormig achtergrondgeluid om akoestische uitdagingen teweeg te brengen. Tijdens de spraakverwerking wordt continu EEG gemeten.

Na het einde van de 360 ​​zinnen wordt een geheugentaak met vertraagde herkenning afgenomen. Deelnemers krijgen visueel 360 testzinframes te zien op een tabletcomputer, waarbij elk doelwoord ontbreekt. Ze krijgen de opdracht om aan te geven of ze elke zin al dan niet herkenden als een zin die ze tijdens de experimentele taak hadden gehoord. Voor de zinnen die ze eerder hebben gehoord, wordt hen gevraagd het doelwoord zo goed mogelijk te herinneren door hun antwoord te typen. Er geldt geen tijdslimiet voor de geheugentest. 180 van de zinnen zullen oude items zijn die ze tijdens de taak hebben gehoord en de overige 180 zullen semantische folies zijn. De 180 zinnen die eerder zijn gehoord, worden gelijkmatig uit elk van de zes experimentele condities gehaald, zodat er uit elke conditie 30 zinnen komen. Elke semantische folie wordt gemaakt door 2 tot 4 betekenisdragende woorden te nemen uit een zin die de deelnemer daadwerkelijk heeft gehoord en deze worden gebruikt om een ​​nieuwe semantisch vergelijkbare zin te creëren. Als de deelnemer bijvoorbeeld de zin had gehoord "Dan herkende John, ook al had hij een baard laten groeien sinds de laatste keer dat ze elkaar zagen.", een semantische folie kan zijn: "Niemand op de reünie herkende Dan omdat hij een _____ was geworden sinds de laatste keer dat iedereen elkaar ontmoette." Het gebruik van folies wordt gebruikt om de herkenningstaak uitdagender te maken en de kans op plafondprestaties te verkleinen. Deze aanpak is gevalideerd in eerdere onderzoeken naar luisterinspanning en herkenningsgeheugen. Hoewel de analyses van het primaire geheugen betrekking hebben op het geheugen voor zinsherkenning, zullen we ook de prestaties van de taak voor het terugroepen van gecude woorden rapporteren, zoals we in eerder werk hebben gedaan.

Na voltooiing van de geheugenbeoordeling zijn de studieprocedures voltooid. Deelnemers krijgen een debriefing en krijgen de gelegenheid om eventuele vragen aan het onderzoeksteam te stellen.