Biologické aspekty rozumění řeči a vyjadřování Jan Rottenberg Lidská řeč •Informačně velmi bohatý zvuk •Rychlá dynamika frekvenčních změn •Členění –Samohlásky (nositelé energie) –Souhlásky (nositelé informace) [audioklip] [audioklip] [audioklip] Proces dorozumívání auditory.jpg Analogově-digitální převod řeči do biolektrickcých signálů, vnitřní ucho (0-2ms) Matice akčních potenciálů Přenos matice po sluchové dráze do primárního sluchového kortexu (area 41-42 dle Brodmana), (2-25 ms) Senzorický pre-processing (Wernickeovo centrum řeči, area 21-22) Kognitivní zpracování (area 5-7, 150- 300 ms) Kognitivní zpracování (area 5-7) Matice akčních potenciálů Přenos z primárního motorického centra do mluvidel (200-300 ms) Primární motorické centum (area 4-6) Motorický pre-processing Brocovo centrum řeči, area 44-45) Proces slyšení - zevní a střední ucho •Převod a impedanční přizpůsobení zvuku do prostoru tekutin vnitřního ucha (zvukovod, středouší, systém převodních kůstek) •+ 50 dB, převodní nedoslýchavost •Při poruše dojde k prostému posunu sluchového prahu i prahu bolesti na vyšší úroveň odpovídající ztrátě sluchu C:\Users\Jan Rottenberg\Desktop\Obrazovka\Download_pres\day1\inner-middle-outer-ear-anatomy.png prevod.jpg Proces slyšení – vnitřní ucho •Východiska: –Fyzikální vlastnosti vnitřního ucha nedovolují takovou úroveň sluchového prahu a rozponatelnost tónů, jakou lidské ucho oplývá. •16 – 20 000 Hz •DLF: 3 Hz na tonotopii 500 Hz, u vyšších tonotopií je DLF závislé na centrální frekvenci (Δf/f Î (0,005 ; 0,02) od 2 do 10 kHz) •DLI 3-5 dB na prahu sluchu Proces slyšení - DLF FIG. 1. Geometric mean DLFs across nine subjects, plotted as a proportion of center frequency. Results are shown for mean levels of 20 dB SL (open circles), 70 dB SPL (open squares), and for the mean of the two (filled squares). Error bars indicate ±1 standard error of the normalized DLFs (see text). To avoid overlap of the error bars, data points are slightly offset from their correct positions on the x axis. Outcomes of parts of the analysis of variance described in the text are indicated at the top part of the figure. Proces slyšení •Cortiho orgán –4 cm dlouhý –Endolymfatický kompartment (c(K+)= 160 mmol/l) –Basilární a tektoriální membrána –2 druhy smyslových buněk –Rozdílná cytoachitektonika 3. (A) Human organ of Corti: scanning electron micrograph of a fractured cross section from the mid-turn of the cochlea (the 500 Hz place). In this specimen, the inner pillar cell (arrowhead) has partly collapsed, and the tectorial membrane has shrunk away from the reticular lamina. There are four rows of outer hair cells (OHC). From Glueckert et al. (2005). (B) Scanning micrograph of a fractured cross-section of a monotreme (echidna) organ of Corti, showing 4-5 irregular rows of inner hair cells, and 5 rows of outer hair cells. There are also 4 rows of pillar cells (1, 2, 3, 4), compared with just one row of inner and one row of outer pillar cells in eutherian mammals. From Ladhams and Pickles (1996). BM, basilar membrane; CC, Claudius cell; HP, habenula perforata; HS, Hensen's stripe; IHC, inner hair cell; MP, marginal pillars (of tectorial membrane); OP, outer pillar cell; OSL, osseous spiral lamina; TM, tectorial membrane. Kochleární smyslové buňky •Zevní vláskové buňky (OHC) –12 000 ve 3-4 řadách –Pevně implantované do tektoriální membrány –Zapojené do zpětnovazebného okruhu – OHC -> V+DCN -> SOC -> OCB -> OHC •Vnitřní vláskové buňky (IHC) –4000 bb volně v endolymfě –Zapojeny do sluchové dráhy až k mozkové kůře (jedině pomocí těchto buněk slyšíme) ouverture-des-canaux-de-transduction-et-adaptation.gif https://d3i71xaburhd42.cloudfront.net/3f7000dae110e56c4d9e6b2a56f3ae374551fec0/2-Figure1-1.png Kochleární mechanika •D. Kemp (1984) •Založena na kontraktilní schopnosti OHC •Po deformaci vlásek dochází ke kontrakci zevních vláskových buněk a tím k přitažení membrana tectorialis a membana basilaris (servomechanismus) •Zúžení zóny podáždění IHC (TM je velmi poddajná gelová stuktura) •Tím se tektoriální membrána přiblíží k dalším strukturám Cortiho orgánu natolik, že dojde k podráždění IHC a ke vzniku bioelektrického signálu vnímaného jako sluchový vjem •Důsledky: •-50 dB zlepšení sluchového prahu •Zlepšení DLF, zhoršení DLI •Recuitment fenomén •OAE Kochleární mechanika Kochleární mechanika corti_organ.png •Výška tónu definována místem podráždění na BM •Hlasitost definována šíří podráždědní + aktivace nociceptorů •Barva tónu – rozložení maxim a minim podráždědní v čase •Weber-Fechnerův zákon Sluchový recruitment RecruitmentCorrection.png IHC OHC Recepty bolesti (UCL) Sluchové a řečové pole •„Speech banana“ •Nejdůležitější je rozmezí mezi 1 a 4 kHz •Sluchové pole: mezi prahem sluchu a UCL (UCL=práh bolestivého slyšení) https://forum.hearingtracker.com/uploads/default/original/2X/c/cfe197519fdbe69a76a308828ca2c9eb7cfd 0a0b.jpeg Typy nedoslýchavosti •Převodní nedoslýchavost –Porucha na úrovni zevního a středního ucha –Threshold shift •Percepční nedoslýchavost –Kochleární (97%) –Retrokochleární (sluchový nerv, mozkový kmen) •Centrální nedoslýchavost (porucha centrálního processingu sluchových vjemů) Nedoslýchavost a rozdíly v rozumění Speech_audio.jpg CR ≤ 50 dB Proč nerozumějí lidé s kochleární poruchou? •Predominantní poškození OHC (větší tendence k metabolickému vyčerpání, Seeman-Rosenbachovo pravidlo) •Þ Neschopnost kochley správně převést rychlé změny frekvencí během řeči, nejčastěji ve vyšších frekvencích –Zastřené nesrozumitelné mumlání –Chybí percepce souhlásek, percepce samohlásek zachována –„slyším ale nerozumím“, zesilování vede k recruitmentu a nepříjemnému slyšení – porucha diskriminace řeči (v %) [USEMAP] [USEMAP] Retrokochlární porucha •Vzniká poškozením struktur sluchové dráhy v oblasti zadní jámy lební (až v 80% jde o nádor!) •Typicky jednostranná postupně progredující nedoslýchavost po řadu let, vyšší unavitelenost sluchového orgánu, žádný recruitment, výrazná porucha diskiminace řeči neuroma.jpg Centrální nedoslýchavost •Většinu bezproblémová percepce čistých tónů •Porucha binaurální fúze, porucha při kompetici vícero zvuků: slovní audiogram má výrazně lepší výsledky než slovní audiometrie •Senzorická afázie: postižení Wernickeova centra řeči – porucha srozumitelnosti jak řečeného, tak psaného slova, výpadky slov a jejich nahrazování jinými výrazy, nesmyslná slova či slabiky (parafázie), fluence řeči je zachována •Akustická agnózie: obecnější porucha, porucha kognitivních center Léčba poruch sluchu •Operativní léčba – rekonstrukce převodního mechanismu/řetězu kůstek, pouze převodní nedoslýchavost •Korekce sluchadly – percepční (i převodní) nedoslýchavost, digitální sluchadla, voice processing – rozpoznávání a zesilování souhláskových peaků •Kochleární implantáty – u praktické percepční hluchoty Sluchadla UNIQUE | Widex Kochleární implantáty Components of the cochlear implant system. | Download Scientific Diagram The Cochlear Implant: A Miracle Of Science - •První skutečná neuroprotéza •Pre i postlingvální kochleární hluchota Expresivní složka dorozumívání homunculus.jpg •Ideatorní/kognitivní centrum •Broccovo centrum řeči (area 44-45) – zpracuje ideatorní podněty na pohybové vzruchové vzorce mluvidel •Primární motorická kůra (area 4-6) v gyrus praecentralis •Pyramidové dráhy •Hlavové nervy (VII., IX., X., XII.) Poruchy tvorby hlasu a řeči •Hluchoněmost a její obdoby (absence podnětů) •Poruchy psychogenní a funkční, poruchy plynulosti řeči (balbuties, tummultus sermonis) •Mentální poruchy (porucha inteligence) –Vrozená (mentální retardace), získaná (demence) •Dysfázie (porucha „překladačů“ a jejich spojení) •Dyspraxie (porucha naučeného pohybového mechanismu resultující v poruchu tvorby slov (extrapyramidové dráhy)) •Dysartrie (porucha na úrovni nervových drah přímo inervujících mluvidla) •Dyslalie (porucha tvorby hlásek na úrovni mluvidel – organická vs neurogenní vs funkční) •Dysfonie (porucha na úrovni tvorby hlasu v hrtanu) •Poruchy resonance (hyper a hyponasalita) •Kombinované poruchy Dysfázie •Senzorická (porucha v oblasti Wernickeova centra a/nebo spojů) –Opisování slov, zárazy v řeči, neologismy a setřelé výrazy, věty poměrně plynulé •Motorická afázie (porucha v Broccově centru) –Chudá úsporná řeč, méně než 10 slov za minutu, porucha tvorby vět •Aprosodie – poruchy pravé/nedominantní hemisféry, porucha intonace, řečové melodie, pomlk a časové souslednosti slov [USEMAP] Dyslalie •Sigmatismus (šišlání, náhrada sykavek tvrdých za měkké s -> š, c -> č) •Rotacismus (ráčkování, uvulární výslovnost „r“), rotacismus bohemicus (špatná výslovnost „ř“) •Lambdacismus (chybná výslovnost „l“) •Palatolalie (nádory hltanu, epiglottitis, poruchy velofaryngeálního uzávěru) Děkuji za pozornost Homer Simpson | Simpsons Wiki | Fandom