Восприятие речи в шуме при аутизме и хрупком X

Участниками будут люди в возрасте от 15 до 35 лет с аутизмом, синдромом хрупкой Х-хромосомы и аутизмом, а также представители типичной развивающейся группы, сопоставимой по возрасту и полу (n = 20 на группу). Этот возраст достаточно широк, чтобы обеспечить достаточный набор персонала без потенциальной проблемы в виде возрастной потери слуха. Исследователи не будут исключать участников ни из одной из групп аутизма на основании когнитивных способностей, если они способны выполнять учебные задания; Исследователи рассчитывают определить влияние когнитивных и языковых способностей на активацию нейронов статистически, моделируя постоянное влияние IQ на результаты.

Стратегия набора персонала осуществляется через электронную почту и рекламу в социальных сетях, связываясь с участниками предыдущего исследования, которые согласились связаться с ними по поводу будущих исследований, а также через местные и национальные организации и фонды, включая Национальный фонд Fragile X Foundation.

Измерения слуха будут включать 1) поведенческую аудиометрию, проводимую через калиброванные наушники. 2) Отоакустическую эмиссию (ОАЭ) в диапазоне 2000–8000 Гц. Исследователи будут использовать два задания для измерения восприятия речи в шуме. Задача 3) «Цифры в шуме» (DIN) требует от участников повторять отдельные цифры, произнесенные в фоновом шуме. Затем громкость произнесенных цифр изменяется адаптивно в зависимости от успеваемости участника, и рассчитывается порог восприятия речи (SRT). SRT указывает отношение уровня речи к уровню шума в дБ, при котором участник правильно называет цифру в 50% случаев. Исследователи будут использовать вариант DIN, который включает как межушное «синфазное» (диотическое), так и «противофазное» (антифазное) представление, что позволяет охарактеризовать восприятие тонких временных структур.

Второе задание «речь в шуме» — это 4) подтест «Слуховое внимание» Вудкока Джонсона III. Эта задача не требует устного вывода; вместо этого участники трогают или указывают на изображение слова, которое они слышат. Фоновый шум варьируется, и регистрируется способность человека правильно идентифицировать слово при различных соотношениях речи и шума. Переменные результата для этого теста включают как необработанный балл правильного числа в диапазоне отношений речи к шуму, так и стандартный балл, нормированный по возрасту. Исследователи используют тесты, которые минимизируют устные требования по двум причинам. Во-первых, это позволит включить больше участников, а не исключать людей с когнитивными нарушениями. Во-вторых, минимизируя вклад рабочей памяти, необходимой для обработки цифровых строк, и используя контекстные подсказки (что может произойти с предложениями в шуме), исследователи могут сосредоточиться на истинных различиях между группами в восприятии речи в шуме.

Наконец, исследователи будут использовать аудиовизуальную задачу DIN, в которой однозначные стимулы сочетаются с динамическим овальным стимулом, используемым в парадигме нейровизуализации, чтобы определить поведенческие эффекты добавления визуального стимула.

Поведенческие измерения будут включать стандартизированную оценку сенсорных симптомов и переживаний (сенсорный профиль, опросник сенсорного опыта, коэффициент сенсорного восприятия [33]), симптомов социального общения (коэффициент аутистического спектра, шкала социальной реакции), симптомов ограничительного/повторяющегося поведения (опросник повторяющегося поведения). 2 и Анкета повторяющегося поведения взрослых-2 [34]), вербальные и невербальные когнитивные способности (Стэнфорд Бине V) и рука (задание Purdue Pegboard, Эдинбургский опросник рукопожатия). Большинство из этих показателей имеют возможность как самоотчета, так и отчета родителей, использование обоих из которых позволит исследователям получать данные от участников с широким спектром способностей. Они также нормируются как для подростков, так и для взрослых.

Физиологические стимулы: речевые стимулы включают повторяющиеся согласные и гласные слоги, представленные в парадигме странного/негативного несоответствия (MMN), которая включает частые стандартные слоги и нечастые девиантные слоги. Шумовые стимулы — это «лепет» (похожий на речь, но неразборчивый).

Парадигма: исследователи будут использовать два типа нейровизуализации в одной кепке для измерения активности мозга: 1) функциональная спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS) использует свет, доставляемый и измеряемый на определенных частотах на коже головы, для определения изменений оксигенации гемоглобина на поверхности коры и 2) Потенциалы, связанные с событиями (ERP), регистрируют изменения напряжения на поверхности кожи головы в зависимости от изменений в предъявлении стимула. Исследователи будут сравнивать активность мозга в четырех условиях: 1) только речь, 2) только шум, 3) речь в шуме и 4) речь в шуме с помощью динамического овала. Стимулы будут предъявляться в виде коротких проб (ERP), включенных в более длинные блоки (fNIRS). В частности, повторяющиеся стандартные и девиантные слоги будут воспроизводиться постоянно в течение 15 секунд, после чего следует 13-17 секунд беспокойного отдыха. Это позволяет исследователям измерять реакцию, зависящую от уровня кислорода в крови (жирный шрифт) в течение 30-секундного блока (fNIRS), одновременно измеряя ERP на отклоняющиеся стимулы в этих блоках. Исследователи также представят речь, заключенную в шуме, в виде анимированного овала, который расширяется и сжимается в зависимости от амплитуды согласных и гласных звуков, чтобы определить влияние несоциального визуального сигнала на слуховое восприятие.

Нейровизуализация: интегрированная 32-канальная ЭЭГ на основе геля и 30-канальная система fNIRS со стандартным размещением 10-20. Переменные ЭЭГ будут включать амплитуду и задержку MMN в ответ на девиантные слоги, мощность, связанную с событием, в условиях шума и речи, а также колебания состояния покоя. Переменные fNIRS будут включать латерализацию и амплитуду нейронного ответа на речь и шум как в интересующих областях слухового, так и исполнительного функционирования. Подобно исследованиям речи в шуме с помощью фМРТ, исследователи будут сравнивать только речь, только шум и речь в шуме, чтобы составить карту кортикальной активности во время обработки речи в шуме [38].

После получения согласия/согласия/разрешения по телефону участники и их опекуны (при необходимости) пройдут собеседование по телефону, включая использование шкал адаптивного поведения Вайнленда и краткий обзор медицинской и поведенческой истории. Они также получат по почте пакет с формами, которые необходимо заполнить перед личным визитом, которые можно отправить обратно в конверте с предварительно проштампованным адресом или принести на ознакомительную поездку и заполнить там. Эти формы будут включать 1) показатели сенсорной обработки (сенсорный профиль, опросник сенсорного опыта, коэффициент сенсорного восприятия) 4) показатели социальной коммуникации (коэффициент аутистического спектра, шкала социальной реакции) и оценку ограничительного/повторяющегося поведения (опросник повторяющегося поведения, опросник повторяющегося поведения взрослых). ). Все данные, собранные до исследовательского визита, будут помечены идентификационным номером субъекта и будут включать дату рождения участника. Идентификаторы исследования связаны с именем каждого участника в единой базе данных, защищенной паролем, к которой имеют доступ только участник исследования и другие лица, одобренные институциональным наблюдательным советом для этого конкретного исследования.

Во время личного ознакомительного визита участники и/или родители просматривают формы согласия/согласия/разрешения перед началом процедур исследования. Затем участники выполнят измерения слуха, включая пороги слуха, отоакустическую эмиссию, восприятие цифр в шуме и задание на слуховое внимание. Они также пройдут измерение когнитивных способностей (5-е издание Стэнфорда-Бине) и смогут заполнить График диагностического наблюдения за аутизмом, если это необходимо для подтверждения диагностического статуса.

Наконец, участники завершат парадигму коркового восприятия речи в шуме. Чтобы завершить эту парадигму, участники будут носить эластичные шапочки, размер которых индивидуально подбирается в зависимости от окружности головы (ActiCap оснащен лазерными источниками и детекторами NIRX в дополнение к 32-канальной ЭЭГ). Электроды изготовлены на гелевой основе, и гель будет наноситься до или после установки колпачка в зависимости от комфорта участника. При измерении окружности головы небольшое количество электродного геля будет нанесено на предплечье, чтобы гарантировать отсутствие у участника чувствительности кожи. Как только будет установлено, что чувствительности нет, будет установлен колпачок с дополнительным нанесением геля, если необходимо, для уменьшения импеданса; предварительное нанесение геля сокращает время установки колпачка. После установки крышки звуковые стимулы будут воспроизводиться через динамики по обе стороны монитора компьютера, а для поддержания внимания воспроизводится несоциальное видео. Звуковые стимулы включают короткие звуки речи (/ба/,/да/) и фоновый лепет. Они будут происходить в блочном формате, длительность блоков составит 15 секунд, а джиттер между блоками составит 13–17 секунд. Внутри блоков со звуками речи звуки будут меняться между согласными ба и да, чтобы уловить реакцию нейронов на изменение звука. Общая продолжительность составляет 25 минут, но участники смогут остановиться в любой момент до этого момента. Данные, собранные во время протокола нейровизуализации, включают 1) видео размещения колпачка, которое будет использоваться для фотометрической локализации оптодов 2) видео участника, которое будет использоваться позже, чтобы исключить любые попытки с четкими движениями и 3) сбор гемодинамических и электрофизиологических данных из мозг. Видео, используемые для фотометрической локализации оптодов и исключения из испытаний, будут помечены идентификатором субъекта и сохранены в защищенной паролем папке на диске, доступной только для исследовательского персонала, одобренного IRB. Гемодинамические и электрофизиологические данные будут помечены идентификатором субъекта и сохранены на компьютере для сбора данных, который также защищен паролем, перед анализом данных.

Затем участники завершат аудиовизуальное состояние, продолжая носить колпачок fNIRS/EEG. В этом состоянии участники будут слышать звуки, описанные выше, но также увидят движущуюся фигуру на экране компьютера. Форма будет представлять собой овал с черной заливкой на белом фоне, высота которого будет меняться аналогично интенсивности звука, так что она будет совпадать по времени с началом гласной. Для этого показателя не существует поведенческой задачи. Перед анализом данных мозговой активности исследователи будут использовать видео, собранные во время выполнения задания, чтобы определить, смотрит ли участник на экран или в сторону.

Доступ к данным будет иметь только исследовательский персонал, одобренный CCHMC IRB для этих конкретных исследований, и они будут предоставлены исследователю для этого исследования в соответствии с соглашениями о совместном использовании данных, включая согласие участника на обмен данными. После того как данные будут помечены идентификатором настоящего исследования, они не будут связаны с именем участника.