Aivojen jännitevasteiden rekisteröinti useaan äänen piirteeseen yhdellä mittauskerralla terveillä musiikkileikkikoulua käyvillä kaksivuotiailla

Abstract

The early detection of hearing deficits is important to a child's development. However, examining small children with behavioural methods is often difficult. Research with ERPs (event-related potentials), recorded with EEG (electroencephalography), does not require attention or action from the child. Especially in children's ERP research, it is essential that the duration of a recording session is not too long. A new, faster optimum paradigm has been developed to record MMN (mismatch negativity), where ERPs to several sound features can be recorded in one recording session. This substantially shortens the time required for the experiment. So far, the new paradigm has been used in adult and school-aged children research. This study examines if MMN, LDN (late discriminative negativity) and P3a components can be recorded in two-year-olds with the new paradigm.

The standard stimulus (p=0.50) was an 80 dB harmonic tone consisting of three harmonic frequencies (500 Hz, 1000 Hz and 1500 Hz) with a duration of 200 ms. The loudness deviants (p=0.067) were at a level of +6 dB or -6 dB compared to the standards. The frequency deviants (p=0.112) had a fundamental frequency of 550 or 454.4 Hz (small deviation), 625 or 400 Hz (medium deviation) or 750 or 333.3 Hz (large deviation). The duration deviants (p=0.112) had a duration of 175 ms (small deviation), 150 ms (medium deviation) or 100 ms (large deviation). The direction deviants (p=0.067) were presented from the left or right loudspeaker only. The gap deviant (p=0.067) included a 5-ms silent gap in the middle of the sound. Altogether 17 children participated in the experiment, of whom the data of 12 children was used in the analysis.

ERP components were observed for all deviant types. The MMN was significant for duration and gap deviants. The LDN was significant for the large duration deviant and all other deviant types. No significant P3a was observed. These results indicate that the optimum paradigm can be used with two-year-olds. With this paradigm, data on several sound features can be recorded in a shorter time than with the previous paradigms used in ERP research.

Kuulon häiriöiden havaitseminen mahdollisimman varhaisessa vaiheessa on tärkeää lapsen kehityksen kannalta. Pienten lasten tutkiminen käyttäytymiseen perustuvilla menetelmillä on kuitenkin usein vaikeaa. Aivosähkökäyrällä (elektroenkefalografia, EEG) rekisteröitävien tapahtumasidonnaisten jännitevasteiden (ERP, engl. event-related potential) avulla tapahtuvassa tutkimuksessa ei vaadita tarkkaavaisuutta tai lapsen omaa toimintaa. Etenkin lasten jännitevastetutkimuksessa on tärkeää, että mittauksen kesto ei ole liian pitkä. MMN-vasteen (poikkeavuusnegatiivisuus, engl. mismatch negativity) rekisteröimiseen on kehitetty uusi, nopeampi ns. optimi-koeasetelma, jonka avulla voidaan mitata jännitevasteita useaan äänen piirteeseen yhdellä mittauskerralla. Tämä lyhentää mittaukseen kuluvaa aikaa huomattavasti. Koeasetelmaa on tähän mennessä käytetty aikuisten ja kouluikäisten lasten tutkimisessa. Tässä tutkimuksessa selvitetään, voidaanko uuden koeasetelman avulla mitata jo kaksivuotiailta lapsilta MMN-, LDN- (myöhäinen erotteleva negatiivisuus, engl. late discriminative negativity) ja P3a-vasteita.

Tutkimuksen vakioärsyke (p=0.50) oli 200 ms kestävä harmoninen ääni, joka koostui kolmesta taajuuskomponentista (500, 1000 ja 1500 Hz) ja oli voimakkuudeltaan 80 dB. Voimakkuuspoikkeamat (p=0.067) olivat voimakkuudeltaan 6dB vakioääntä hiljaisempia tai voimakkaampia. Taajuuspoikkeamat (p=0.112) olivat perustaajuudeltaan 550 tai 454.4 Hz (pieni), 625 tai 400 Hz (keskikokoinen) tai 750 tai 333.3 Hz (suuri taajuuspoikkeama). Kestopoikkeamat (p=0.112) olivat kestoltaan 175 ms (pieni), 150 ms (keskikokoinen) tai 100 ms (suuri kestopoikkeama). Suuntapoikkeama (p=0.067) esitettiin vain joko vasemman- tai oikeanpuoleisesta kaiuttimesta. Taukopoikkeamassa (p=0.067) oli 5 ms äänetön tauko äänen keskellä. Tutkimukseen osallistui 17 lasta, joista jatkoanalyyseihin saatiin 12 lapsen aineisto.

Kaikille poikkeamatyypeille havaittiin jännitevasteita. MMN-vasteet olivat merkitseviä kesto- ja taukopoikkeamille. LDN-vasteet olivat merkitseviä suurelle kestopoikkeamalle ja kaikille muille poikkeamatyypeille. Merkitseviä P3a-vasteita ei havaittu. Tulokset viittaavat optimi-koeasetelman käytön olevan mahdollista kaksivuotiailla lapsilla. Tällä koeasetelmalla aineistoa voidaan kerätä useiden äänten piirteiden suhteen lyhyemmässä ajassa kuin aiemmin käytetyillä koeasetelmilla.