Elektrofysiologische correlaten voor een auditief verwerkingsprobleem bij mensen met dyslexie Hanne Poelmans, Heleen Luts, Maaike Vandermosten, Bart Boets, Pol Ghesquière & Jan Wouters ExpORL & Onderzoekseenheid Gezins- en Orthopedagogiek KU Leuven
Definitie: dyslexie DYSLEXIE: neurologisch probleem gekenmerkt door: ernstige problemen lezen en spellen ondanks een normale begaafdheid, adequaat onderwijs en remediëring prevalentie: 5 tot 10% Precieze oorzaak onbekend 2
amplitude amplitude Theoretisch kader Basale perceptuele verwerking Auditief temporele verwerking tijd tijd Spraakperceptie a a? A Fonologisch bewustzijn a A Lezen en spellen 3
amplitude amplitude amplitude Theoretisch kader Auditief temporele verwerking Spraakomhullende tijd syllabe (~4 Hz) foneem (~20 Hz) tijd tijd Spraakperceptie 4
Functioneel netwerk in de hersenen Superior temporal cortex Functionele specializatie: (e.g. Poeppel, 2003) - rechter hemisfeer: - lettergreep-niveau - ~150-300 ms, ~3-7 Hz - linker hemisfeer: - foneem-niveau - ~20-50 ms, ~12-50 Hz Obrig et al., 2010 5
Probleemstelling De auditief temporele verwerkingsdeficit theorie: Weinig informatie over neurale verwerking Vergelijking tussen foneem (20 Hz) en syllabefrequentie (4 Hz) nog niet eerder gemaakt Belangrijk in de context van dyslexie Fonologische ontwikkeling: lettergreep foneem bewustzijn 6
amplitude amplitude Auditory steady-state responses ASSR is een geëvokeerde potentiaal die opgewekt wordt in de hersenen als reactie op een ritmisch geluid ASSRs: verwerking van modulaties tijd EEG frequentiespectrum: energiepiek op de modulatiefrequentie frequentie 7
Auditory steady-state responses Responsmaten signaal-ruis verhouding (SNR): grootte van de respons 8
Auditory steady-state responses Responsmaten signaal-ruis verhouding (SNR) fase coherentie: samenwerking tussen hersengebieden M1 M2 P3 P4 9
Auditory steady-state responses Responsmaten signaal-ruis verhouding (SNR) fase coherentie lateralizatie index: maat voor hemisferische dominantie LAT = RH LH RH + LH M1 M2 P3 P4 LH RH 10
Auditory steady-state responses ASSR bronnen variëren met modulatiefrequentie: < 25 Hz: cortex ~ 40 Hz: middenhersenen > 80 Hz: hersenstam Palmer & Summerfield, 2002 11
Auditory steady-state responses ASSR bronnen variëren met modulatiefrequentie: < 25 Hz: cortex ~ 40 Hz: middenhersenen > 80 Hz: hersenstam Palmer & Summerfield, 2002 12
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 13
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 14
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? auditieve verwerking spraakperceptie fonologie lezen/spellen 15
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? 16
Studie 1: Proefopzet 30 normaal horende volwassenen AM spraakgewogen ruis (Alaerts et al., 2009) 4 Hz 100% AM: lettergreep-niveau 20 Hz 100% AM: foneem-niveau 80 Hz 100% AM Stimulus presentatie: 70 db SPL Monauraal: linker oor (LE) Monauraal: rechter oor (RE) Diotisch: beide oren (BE) 17
Studie 1: Proefopzet Meerkanaals ASSR (Van Dun et al., 2009) 4 elektrodes, gerefereerd naar Cz Responsmaat: Lateralizatie index (LI): hemisferische dominantie 18
Lateralizatie index Studie 2: Resultaten Rechts 0,30 0,20 80 Hz 20 Hz 4 Hz * * * * 0,10 0,00-0,10 LE BE RE -0,20 Links -0,30 * Error bars: 95% betrouwbaarheidsinterval * p < 0.05 19
Studie 1: Conclusies Stimulus presentatie heeft invloed op ASSRs duidelijkste responsen bij rechter oor aanbieding Duidelijke ipsilaterale verwerking van 80 Hz modulatie hersenstam Trend voor RH lateralizatie voor de corticale verwerking van modulaties duidelijkst voor de syllabeniveau modulatie (4 Hz) 20
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? 21
Studie 2: Deelnemers Deelnemers: rechtshandig normaal gehoor aan het rechter oor dyslexie (n=30): formele diagnose dyslexie woord/nonwoord lezen < percentiel 5 normale lezers (n=30): geen lees- en/of spelling problemen woord/nonwoord lezen > percentiel 5 22
Studie 2: ASSRs AM spraakgewogen ruis (Alaerts et al., 2009) 4 Hz 100% AM: lettergreep-niveau 20 Hz 100% AM: foneem-niveau 80 Hz 100% AM M1 P3 P4 M2 Meerkanaals ASSR (Van Dun et al., 2009) 4 elektrodes, gerefereerd naar Cz Responsmaten Signaal-ruis-verhouding (SNR): grootte van de respons Fase coherentie: samenwerking tussen hersengebieden
Studie 2: resultaten SNR Bewijs voor een neuraal probleem op de foneemfrequentie bij volwassenen met dyslexie 80 Hz 20 Hz 4 Hz p = 0.046 24
Interhemisferische coherentie Studie 2: resultaten coherentie Interhemisferische coherentie p = 0.040 parietaal mastoid parietaal mastoid parietaal mastoid 25
Interhemisferische coherentie Studie 2: resultaten coherentie Intrahemisferische coherentie p = 0.040 links rechts links rechts links rechts 26
Onderzoeksvragen 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? auditieve verwerking spraakperceptie fonologie lezen/spellen 27
Studie 2: resultaten correlaties Spraak-in-ruis perceptie 4 Hz 20 Hz INTER INTRA INTER INTRA parietaal mastoid links rechts parietaal mastoid links rechts fonemen -0.06-0.13 0.02-0.22 0.36** 0.29* 0.38** 0.27* Fonologisch bewustzijn 4 Hz 20 Hz INTER INTRA INTER INTRA parietaal mastoid links rechts parietaal mastoid links rechts FB -0.13-0.22-0.10-0.02 0.36** 0.18 0.33** 0.27* * p < 0.05, ** p < 0.01 28
Studie 2: conclusies Bevindingen bij volwassenen met dyslexie: 1. Normale syllabeniveau (4 Hz), maar afwijkende foneemniveau (20 Hz) verwerking 2. Afwijkende foneemniveau (20 Hz) verwerking uit zich in: - lagere LH responsen - lagere intrahemisferische coherentie - lagere interhemisferische coherentie verminderde samenwerking tussen hersengebieden? 3. Relatie met fonologie en spraak-in-ruis perceptie 29
Algemene conclusies 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? (Poelmans et al., 2012, JARO) Trend voor RH lateralizatie voor de corticale verwerking van syllabe- en foneemniveau modulaties 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? 30
Algemene conclusies 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? (Poelmans et al., 2012, E&H) Normale syllabeniveau (4 Hz), maar afwijkend foneemniveau (20 Hz) verwerking Afwijkende foneemniveau (20 Hz) verwerking uit zich in lagere LH, intra- and interhemispheric coherence 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? 31
Algemene conclusies 1. Zijn syllabe- en foneemniveau ASSRs gelateralizeerd? 2. Vertonen volwassenen met dyslexie een andere neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties? 3. Correleert neurale gevoeligheid voor syllabe- en foneemniveau modulaties met spraakperceptie en/of fonologie? (Poelmans et al., 2012, E&H) foneemniveau ASSRs correleren met : - spraakperceptie - fonologisch bewustzijn 32
DYSlexia COllaboration Leuven (DYSCO) Hanne.Poelmans@med.kuleuven.be ExpORL, KU Leuven Sophie Vanvooren Hanne Poelmans Jan Wouters Astrid De Vos Heleen Luts Onderzoekseenheid Gezins- en Orthopedagogiek, KU Leuven Sophie Dandache Maaike Vandermosten Pol Ghesquière Jolijn Vanderauwera 33