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Un recente studio ha indagato se i processi di registrazione sensoriale o di inibizione neurale siano sufficienti a spiegare la variabilità delle componenti comportamentali del livello di ascolto più confortevole per il parlato e il massimo livello di rumore di fondo nella misurazione dell’Acceptable Noise Level.

Un recente studio cervello-comportamento condotto da Sharon E. Miller del dipartimento di audiologia della University of North Texas, negli Usa, ha voluto esaminare se i processi di registrazione sensoriale o di inibizione neurale siano sufficienti a spiegare la variabilità delle componenti comportamentali del livello di ascolto più confortevole (MCL) per il parlato e il massimo livello di rumore di fondo (BNL) nella misurazione dell’Acceptable Noise Level (ANL).

Lo studio ha coinvolto 32 ascoltatori adulti neurotipici con udito normale (soglia uditiva ≤ 25 dB HL da 1000 a 4000 Hz e anamnesi negativa per acufeni, disturbi neurologici o disturbi del linguaggio).

I valori di Acceptable Noise Level e delle sue due componenti sono stati ottenuti in campo libero utilizzando come segnale target il brano “Arizona Travelogue” e come segnale competitivo un babble noise a 12 voci, erogati da un altoparlante frontale posto a 0° azimut e a 1m dall’ascoltatore. 

La procedura ANL è stata ripetuta due volte per ciascun ascoltatore e la media è stata registrata come ANL dell'ascoltatore stesso.

Per stimolare risposte ai potenziali evento-correlati (ERP) di tipo uditivo è stato invece utilizzato un paradigma di gating uditivo elettrofisiologico standard. 

Il gating sensoriale riflette la capacità del sistema nervoso di rispondere in modo differenziato a stimoli acustici identici e ridondanti, evitando che la corteccia uditiva venga sommersa da informazioni sensoriali irrilevanti. 

Paradigma di gating uditivo a coppie di stimoli

Nel tradizionale paradigma di gating uditivo a coppie di stimoli, le risposte neurali vengono registrate utilizzando coppie di stimoli acustici identici (toni puri a 1000Hz) con un breve intervallo inter-stimolo di 500 ms. 

Le ampiezze obbligatorie P1, N1 e P2 delle forme d'onda dei potenziali evento-correlati risultanti da ciascuno stimolo vengono poi confrontate utilizzando un approccio basato sul rapporto (gating ratio % = S2/S1 × 100): maggiori quantità di inibizione e gating dello stimolo 2 sono associate a percentuali minori. 

Dal momento che i deficit di gating sensoriale (grandi gating ratio) possono derivare da due diversi processi neurali, ovvero la registrazione sensoriale o una scarsa habituation/inibizione, i ricercatori hanno anche esaminato separatamente le risposte neurali allo stimolo 1 e allo stimolo 2 nel paradigma di gating. 

Le risposte allo stimolo 1 riflettono i processi neurali relativi al "gating in", mentre le risposte allo stimolo 2 dipendono dalla capacità del sistema nervoso di abituarsi e filtrare le informazioni estranee.

Facciamo un passo indietro

Agli inizi degli anni ‘90 la dott.ssa Anna K. Nabelek della University of Tennessee, negli Usa, ipotizzo assiema al suo gruppo di ricerca che la disponibilità ad ascoltare il parlato nel rumore potesse essere più indicativa dell’uso degli apparecchi acustici rispetto ai punteggi di percezione del parlato nel rumore stesso.

Questa ipotesi condusse allo sviluppo di una procedura volta a quantificare l’Acceptable Noise Level, definito come differenza, espressa in dB, tra il livello di ascolto più confortevole per il parlato e il massimo livello di rumore di fondo concomitante che un ascoltatore è disposto ad accettare (ANL = MCL – BNL). 

Si tratta pertanto di calcolare un rapporto segnale/rumore, ovvero l'SNR più scarso accettabile per il paziente, predittivo dell’esito (accettazione) della rimediazione acustica. 

Utilizzando l'ANL Unaided di un paziente, infatti, è possibile determinare la probabilità predittiva di successo protesico sulla base della curva di regressione logistica riportata da Nabelek et al (2006). Sono stati quindi individuati anche tre valori “criterio”: 

• un valore ANL ≤ 7 dB (ANL bassi) indicativo di una notevole tollerabilità ai rumori di fondo e quindi predittivo di un uso a tempo pieno e con successo dell’amplificazione acustica;
• un valore ANL compreso tra 8 e 12 dB (ANL medi o “area grigia dell’ANL”) indicativo, invece, di una medio-bassa tollerabilità ai rumori di fondo e, di conseguenza, predittivo di una prognosi buona o infausta per quanto riguarda l'uso regolare e l'accettazione degli apparecchi acustici; 
• un valore ANL ≥ 13 dB (ANL elevati) indicante, infine, una scarsa tollerabilità ai rumori di fondo e quindi una difficoltà nell’utilizzo di una normale amplificazione acustica. 

Dunque, la probabilità di essere un utilizzatore di successo diminuisce all'aumentare (peggiorare) del valore ANL Unaided. 

Essendo l’ANL un tratto intrinseco all’individuo mediato dal sistema nervoso uditivo centrale e indipendente da età, sesso, e PTA, si è resa particolarmente utile la comprensione dei meccanismi neurali alla base dell'ANL stesso e delle sue componenti.

Studi elettrofisiologici condotti negli ultimi anni dimostrano che le differenze nell'inibizione corticale possono modulare l'ANL calcolato (Harkrider & Tampas, 2006; Miller et al., 2018). Non è noto però come i meccanismi di inibizione corticale siano in relazione con l'MCL e il BNL, le due componenti dell'ANL.

Lavori precedenti su ascoltatori con udito normale suggeriscono che quest’ultime hanno correlati cognitivi diversi e, pertanto, potrebbero non condividere un meccanismo neurale comune.

In particolare, si è riscontrato che l'abilità di attenzione uditiva era correlata positivamente solo con l’MCL, mentre il BNL è risultato correlato positivamente con la capacità di memoria di lavoro.

Dal momento che tali correlati cognitivi coinvolgono substrati corticali separati, si è quindi evidenziata la necessità di esaminare in modo indipendente se meccanismi neurali diversi supportino le due componenti dell'ANL.

I risultati dello studio

I ricercatori statunitensi hanno evidenziato innanzitutto che il P1 gating ratio era un predittore significativo di ANL e BNL, ma non di MCL. In particolare, si è riscontrata una relazione positiva significativa tra il P1 gating ratio e l’ANL, con ANL più alti associati a un gating P1 ridotto, e una relazione negativa tra il P1 gating ratio e il BNL. 

La relazione tra un gating P1 più scarso e punteggi BNL più bassi suggerisce che la relazione tra gating P1 e ANL è guidata principalmente dal BNL accettato durante l'ascolto del parlato e non dall'MCL scelto dall'ascoltatore, ma anche che una migliore soppressione delle informazioni sensoriali irrilevanti nel circuito di gating consente probabilmente agli ascoltatori di tollerare BNL più elevati durante l'ascolto di uno stimolo di interesse. 

In un paradigma di gating, si teorizza che lo stimolo 1 produca attività eccitatoria nel loop cortico-talamico e segnali inibitori che attenuano l'ampiezza della risposta neurale al secondo stimolo identico.

Analisi successive hanno inoltre rivelato che le ampiezze P1 e N1 elicitate dallo stimolo 2, e non dallo stimolo 1, predicevano significativamente i punteggi ANL. Una minore inibizione neurale, evidenziata dalle maggiori ampiezze di P1 e N1 allo stimolo 2, era associata a punteggi più elevati di ANL (cioè, a una minore accettazione del rumore).

L'insieme di questi risultati suggerisce pertanto che le differenze nell'inibizione o habituation corticale, piuttosto che la registrazione sensoriale, spiegano probabilmente la variabilità dell'ANL calcolato.

Esaminando poi i meccanismi del BNL, oltre al P1 gating ratio, le analisi di regressione hanno mostrato che le ampiezze delle risposte neurali allo stimolo 1 e allo stimolo 2 erano predittori significativi del BNL accettato. In particolare, maggiore è l’ampiezza P1 elicitata dallo stimolo 1, maggiore è il BNL accettato. Lo stimolo 1, tuttavia, attiva anche strutture inibitorie nel loop cortico-talamico, per cui risposte neurali più ridotte allo stimolo 2 (cioè, una maggiore inibizione) erano significativamente associate a BNL accettati più elevati.

Le analisi di correlazione hanno inoltre indicato una relazione positiva significativa tra il P1 gating ratio e l'ampiezza P1 solo allo stimolo 2 e nessuna relazione con l'ampiezza P1 allo stimolo 1. 

Questa serie di risultati fa dunque ipotizzare che la relazione tra un gating P1 più debole e BNL di intensità inferiore accettati è guidata principalmente da una ridotta inibizione neurale. Ed è anche probabile che la riduzione dell'habituation e del filtraggio sensoriale sia alla base dei BNL più bassi e, quindi, degli ANL più elevati osservati.

A differenza del BNL, l’MCL era invece associato in modo significativo solo alle risposte neurali P1 e N1 allo stimolo 1: MCL di maggiore intensità per il parlato continuo erano associati a maggiori ampiezze di P1 e N1 elicitate dallo stimolo 1. Pertanto, la variabilità dei valori di MCL degli ascoltatori può riflettere le differenze individuali nei livelli di intensità necessari al "gating in" dello stimolo vocale in modo appropriato. 

Sebbene gli ascoltatori siano istruiti a selezionare un livello ritenuto confortevole, questo livello probabilmente garantisce anche che il segnale vocale sia udibile e può riflettere una forma di vigilanza sullo stimolo, in quanto il livello selezionato consente un'adeguata registrazione dello stimolo. In effetti, un recente lavoro indica che il gating sensoriale è ridotto quando vengono utilizzati stimoli vocali significativi rispetto a stimoli non vocali (Miller et al., 2021). 

Tra i limiti dello studio si annovera innanzitutto che la misura di gating elettrofisiologica differisce fondamentalmente dalla misura comportamentale dell'ANL. Mentre il gating sensoriale uditivo è stato valutato utilizzando un task di ascolto passivo e uno stimolo a tono puro presentato a 65 dB SPL tramite altoparlanti bilaterali, l'ANL è stata valutato utilizzando stimoli vocali e babble presentati da un altoparlante all'MCL e richiede un'attenzione sostenuta durante il test. Pertanto, i risultati devono essere interpretati con cautela. Il lavoro futuro dovrà misurare il gating uditivo in condizioni di attenzione attiva utilizzando stimoli più comparabili all'ANL. 

Inoltre, sebbene i risultati abbiano mostrato relazioni significative tra il gating sensoriale e le componenti dell'ANL, esisteva una significativa variabilità nella coorte di studio. Ad esempio, i partecipanti con un ANL pari a 0 mostravano P1 gating ratio che andavano dallo 0% al 136%.

Gli studi futuri dovranno affrontare l'affidabilità dell'approccio del P1 gating ratio in relazione all'ANL nelle varie sessioni di test.

Conclusioni

Questo studio ha dimostrato che i processi neurali legati all'inibizione neurale supportano l’ANL e la componente BNL, mentre le proprietà neurali di registrazione dello stimolo sono associate all’MCL scelto dall'ascoltatore. Questi risultati suggeriscono quindi che meccanismi neurali diversi sono alla base delle componenti MCL e BNL della risposta ANL.

Questo studio apre sicuramente nuove porte non solo verso la piena comprensione del substrato anatomofisiologico e para-fisiologico dell’Acceptable Noise Level e delle sue due componenti comportamentali, ma altresì verso una possibile correlazione di quest’ultimo con l’accettazione degli apparecchi acustici.

Tale traguardo potrebbe fornire una futura possibilità di intervenire favorevolmente, in base proprio alle caratteristiche intrinseche del soggetto, sull’accettazione del rumore (mediante l’implementazione di adeguate tecnologie di riduzione del rumore, piuttosto che tecniche di training uditivo) e quindi sulla probabilità di successo protesico. 

Ciò scongiurerebbe il potenziale rifiuto dell’ausilio uditivo da parte di chi presenta un’elevata annoyance nei confronti dei rumori ambientali, fornendo quindi ad un pubblico sempre più ampio la possibilità di un’adeguata rimediazione acustica.

Reference

Miller SE, Anderson C, Montou O, Lam BPW, Schafer E. Neural Mechanisms of the Acceptable Noise Level. J Speech Lang Hear Res. 2023 Feb 13;66(2):765-774. doi: 10.1044/2022_JSLHR-22-00382. Epub 2023 Feb 1. PMID: 36724767.

05 Marzo 2024
Autore: 4800