Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Een cochleair implantaat (CI) is een apparaat dat het niet-functionele binnenoor omzeilt en de gehoorzenuw stimuleert met elektrische stroom zodat doven spraak en andere geluiden kunnen waarnemen. Door het succes van CIs, worden steeds meer patiënten geïmplanteerd die restgehoor hebben. In veel gevallen gebruikt deze groep een hoorapparaat (HA) in het niet-geïmplanteerde, ernstig slechthorende oor. Deze configuratie wordt bimodale stimulatie genoemd. Ondanks het feit dat er in dit geval binaurale informatie wordt aangeboden, scoren bimodale luisteraars slecht op geluidslokalisatietaken. Dit is deels te wijten aan technische problemen met de signaalverwerking in de CI spraakprocessor en het HA. Met een experimentele opstelling werd de gevoeligheid nagegaan voor de basis cues voor lokalisatie van geluidsbronnen: het interauraal tijdsverschil (ITD) en het interauraal niveauverschil (ILD). Het kleinst waarneembare verschil (JND) in ILD werd gemeten bij 10 bimodale luisteraars. De gemiddelde JND voor in toonhoogte overeenkomende elektrische en akoestische stimulatie was 1.7 dB. Omwille van ontoereikend restgehoor op de hoge frequenties, hebben bimodale luisteraars echter geen toegang tot ILDs in realistische geluiden. Met behulp van ruisbandvocodersimulaties bij normaalhorende proefpersonen werd aangetoond dat het lokalisatie-vermogen met bimodale stimulatie verbeterd kan worden door versterking van ILDs in de lage frequenties. Tenslotte werd de JND in ITD opgemeten bij 8 bimodale luisteraars. Vier proefpersonen waren gevoelig voor ITDs met JNDs in ITD van 100-200 µs . Het elektrisch signaal moest gemiddeld met 1.5 ms vertraagd worden om synchrone stimulatie ter hoogte van de gehoorzenuwen te bereiken. De gevoeligheid voor binaurale lokalisatie cues (ILD en ITD) was ruim binnen het bereik van realistische ILD en ITD cues. Om het gebruik van ILD en ITD mogelijk te maken met klinische toestellen, moeten deze gesynchroniseerd worden en overeengestemd in plaats van excitatie in de cochlea's. Het lokalisatievermogen kan verder verbeterd worden door ILDs te versterken in de lage frequenties van het akoestische signaal. A cochlear implant (CI) is a device that bypasses a nonfunctional inner ear and stimulates the auditory nerve with patterns of electric current, such that speech and other sounds can be experienced by profoundly deaf people. Due to the success of CIs, an increasing number of patients with residual hearing is implanted. In many cases they use a hearing aid (HA) in the non-implanted, severely hearing impaired ear. This setup is called bilateral bimodal stimulation. Despite the fact that binaural inputs are available, bimodal listeners exhibit poor sound source localization performance. This is partly due to technical problems with the processing in current CI speech processors and HAs. Using an experimental setup, sensitivity was assessed to the basic localization cues, the interaural level difference (ILD) and interaural time difference (ITD). The just noticeable difference (JND) in ILD was measured in 10 bimodal listeners. The mean JND for pitch-matched electric and acoustic stimulation was 1.7 dB. However, due to insufficient high frequency residual hearing, users of bimodal aids do not have access to real-world ILD cues. Using noise band vocoder simulations with normal hearing subjects, it was shown that localization performance using bimodal aids can be improved by artificially amplifying ILDs in the low frequencies. Finally, the JND in ITD was assessed in 8 users of bimodal aids. Four subjects were sensitive to ITDs and exhibited JNDs in ITD of around 100-200 µs. The electric signal had to be delayed by on average 1.5 ms to achieve synchronous stimulation at the auditory nerves. Overall, sensitivity to the binaural localization cues (ILD and ITD) was found to be well within the range of real-world cues. To allow the use of these cues for localization through clinical devices, they should be synchronized, matched in place of excitation and furthermore performance can be improved by ILD amplification in the low frequencies of the acoustic signal. Slechthorenden met een cochleair implantaat in het ene oor en een hoorapparaat in het andere hebben problemen met het bepalen uit welke richting een geluid komt en het verstaan van spraak in achtergrondlawaai. We bestudeerden experimentele apparaten waarmee het richtinghoren verbetert. Met een cochleair implantaat kunnen volledig doven terug spraak en andere geluiden horen, door stimulatie van de gehoorzenuw met elektrische pulsen. Omwille van de hoge kostprijs wordt meestal slechts één van beide oren geïmplanteerd. Door het succes van cochleaire implantaten worden steeds meer patiënten geïmplanteerd die nog wat restgehoor hebben. Deze groep gebruikt dan een klassiek hoorapparaat in het niet-geïmplanteerde, ernstig slechthorende oor. Deze combinatie van elektrische en akoestische stimulatie noemt men bimodale stimulatie. Om te bepalen uit welke richting een geluid komt, maken mensen gebruik van verschillen in aankomsttijd en intensiteit tussen de geluiden aan beide oren. Hoewel bimodale luisteraars in beide oren geluiden waarnemen, zijn ze slecht in het lokaliseren van geluidsbronnen. Een deel van de oorzaak ligt bij de hoorapparaten en cochleaire implantaten die ze momenteel gebruiken. Deze toestellen zijn niet op elkaar afgestemd en worden dikwijls zelfs onafhankelijk verdeeld en ingesteld. Dit heeft extra verschillen tussen de geluiden in beide oren als gevolg. Met experimentele toestellen stemden we de geluiden in beide oren zo goed mogelijk op elkaar af en gingen we na in welke mate bimodale luisteraars gevoelig zijn voor geluidsverschillen in tijd en intensiteit tussen de oren. Hun gevoeligheid was goed genoeg voor het lokaliseren van realistische geluiden. Om dit mogelijk te maken in het dagelijks leven, moeten commerciële toestellen worden ontworpen waarbij het linker- en rechterdeel samenwerken en die voor elke patiënt afzonderlijk op elkaar worden afgestemd. Het cochleair implantaat moet worden vertraagd met 1.5 ms ten opzichte van het hoorapparaat en het cochleair implantaat moet zo worden ingesteld dat een binnenkomend geluid in beide oren een gelijkaardige toonhoogte teweegbrengt. We ontwikkelden ook een systeem dat de intensiteitsverschillen tussen de oren, die nodig zijn voor lokalisatie, versterkt. Hiermee verbeterde de nauwkeurigheid van lokalisatie.

Academic collection --- 615.84 --- 681.3*J3 <043> --- 543.7 <043> --- Electrotherapy. Radiotherapy. Electrotherapeutics --- Life and medical sciences (Computer applications)--Dissertaties --- Analysis of inorganic substances--Dissertaties --- Theses --- 543.7 <043> Analysis of inorganic substances--Dissertaties --- 681.3*J3 <043> Life and medical sciences (Computer applications)--Dissertaties

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Op basis van hersensignalen, gemeten met EEG, is het mogelijk om te bepalen naar wie een bepaald individu aan het luisteren is. Dit gehele domein wordt auditieve attentie detectie (AAD) genoemd. Hedendaagse AAD algoritmes kunnen alreeds bepalen op welke spreker gefocust wordt in een scenario waar twee rivaliserende sprekers aanwezig zijn. Dit vormt de basis voor de ontwikkeling van een gehoorsprothese die automatisch hersensignalen gebruikt om te bepalen welke spreker versterkt moet worden en welke andere signalen beter gedempt worden. De methode waar deze algoritmes zich op baseren heet stimulus reconstructie. Het voornaamste probleem bij deze algoritmes is echter de tijdsduur waarin de beslissing gemaakt wordt. De algoritmes hebben ruim een halve minuut nodig om een betrouwbare beslissing te maken. Dit kan in de realiteit niet in een prothese toegepast worden. De EEG signalen worden getransformeerd in een decoder om dan een gereconstrueerde versie van de stimulus envelope waar de focus op lag te vormen. In deze thesis worden convolutionele neurale netwerken (CNN) gebruikt als classificatiemiddel. CNN zijn een bewezen krachtige vorm van artificiele intelligentie die meestal gebruikt wordt in classificatie. In deze thesis worden twee verschillende CNN-gebaseerde AAD modellen voorgesteld. Het eerste model leunt dicht bij stimulus reconstructie aan terwijl het tweede model meer vrijheid heeft om zowel de EEG data als de spraak envelopes te gebruiken in classificatie. De resultaten zijn veelbelovend. In het bijzonder voor kortere tijdsintervallen waar een beslissing in moet worden gemaakt, presteren de CNN modellen goed. Verder worden nog enkele praktische aanpassingen aan de modellen voorgesteld. Vooreerst wordt in het model gesnoeid. De onnodige parameters worden verwijderd om de computationele last te verlagen. Daarnaast wordt een model voorgesteld waarin het aantal gebruikte EEG electrodes is verminderd. Deze studie toont aan dat CNN de huidige AAD resultaten kunnen verbeteren en dat er naar de toekomst toe nog verbeteringen mogelijk zijn.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Partly due to the rapid pace of aging of the world population, it is expected that by 2050 more than 900 million people will experience hearing loss. Since adequate hearing is a prerequisite for daily life communication, hearing impairment increases the risk of social isolation and poorer physical functioning, which in turn negatively affects quality of life. Currently, hearing aids are the most used and well-known treatment for hearing impairment. Although these devices restore hearing sensitivity, adequate speech perception in noisy environments is often not achieved. Research has suggested that, next to hearing loss, age-related cognitive decline and temporal processing deficits also contribute to the speech-in-noise difficulties experienced by older adults. To provide rehabilitation strategies that overcome these difficulties, there is a need for a better understanding of the neural mechanisms underlying speech-in-noise difficulties.When we listen to natural speech, our neural activity tracks the low amplitude modulations of speech, also called the speech envelope. Recent studies have demonstrated the potential of neural envelope tracking to objectively measure speech understanding. This could provide additional information to current behavioral speech tests and improve the fitting of hearing aids as neural envelope tracking does not require active cooperation of the patient. This could be particularly useful for difficult-to-test populations such as young children, intellectually disabled persons and older adults with severe cognitive impairment such as dementia. Although this seems promising, previous studies mainly measured neural envelope tracking in a specific well-controlled population, i.e. young, normal-hearing adults. The aim of this doctoral thesis was to investigate the effects of three individual-related factors on neural envelope tracking: listening effort, age and hearing impairment.As daily life speech understanding can be challenging for both normal-hearing and hearing impaired adults, individuals can differ in the amount of allocated neural resources, also called listening effort, that they need to expend to achieve a particular level of speech understanding. This could, however, result in a confound when using neural envelope tracking to objectively measure speech understanding. In view of this, we investigated the effect of listening effort, on neural envelope tracking in young, normal-hearing listeners. Five measures were included to quantify listening effort. Our results demonstrated that different measures can reflect different aspects of effort, e.g. perceived effort versus processing load. Listening effort was not found to substantially modulate neural envelope tracking. Nevertheless, participants showed increases in envelope tracking with increasing speech understanding, suggesting that neural envelope tracking can be used as a reliable objective measure for speech understanding.With advancing age, hearing loss becomes more prevalent. To disentangle these two closely intertwined factors, we designed two studies in which we investigated neural envelope tracking in normal-hearing adults across the adult lifespan and compared the results with those of age-matched hearing impaired adults. For both normal-hearing and hearing impaired adults, neural envelope tracking was measured to sentences and a story masked by different levels of a stationary noise or competing talker. A competing talker was included to investigate the effects of hearing impairment on neural segregation of different talkers. Participants also completed two cognitive tests, measuring verbal working memory and inhibition, to investigate the interplay between cognition, age, hearing impairment and neural envelope tracking.Our results reveal that aging and hearing impairment both result in major alterations of neural envelope tracking. More specifically, envelope tracking was found to increase supralinearly with advancing age, resulting in an enhanced envelope tracking for older normal-hearing adults. This enhancement is likely to underlie the speech-in-noise difficulties experienced by older normal-hearing adults as we found that worse cognitive scores were associated with this enhancement. Hearing impaired adults showed additional enhanced envelope tracking compared to their age-matched normal-hearing peers. As we only observed this for the attended, target talker, our results suggest that in order to neurally segregate different talkers, persons with a disabling hearing loss need enhanced cortical envelope tracking to compensate for peripheral deficits. Furthermore, enhanced envelope tracking in hearing impaired adults may be caused by different neural mechanisms than those related to age since no significant relation with cognitive skills was observed. Finally, middle-aged and older normal-hearing and hearing impaired adults showed a significant increase in neural envelope tracking with increasing speech understanding similar to their young normal-hearing counterparts, highlighting the potential of neural envelope tracking to objectively measure speech understanding.In conclusion, this doctoral thesis demonstrates substantial effects of age and hearing impairment on neural envelope tracking which contribute to the current understanding of the mechanisms underlying impaired speech understanding. In addition, observing the link between speech understanding and neural envelope tracking in different populations, supports the value of neural envelope tracking in diagnostic tests, rehabilitation strategies and self-fitting hearing aids.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Current clinical practice requires active cooperation of the patient to individually fit a hearing device. The most important parameters for this fitting process are related to loudness. The aim of this PhD was to find neural correlates of loudness using 40-Hz auditory steady-state responses. These responses are auditory evoked potentials that can be measured fully objectively, non-invasively, and frequency-specifically in the electroencephalogram (EEG) using scalp electrodes. The use of neural correlates has potential for future objective, more automatic, and individualized fitting of hearing devices. More specifically, the project was divided into three parts: loudness adaptation, loudness growth, and loudness balancing.In the first part, two studies are described related to loudness adaptation. In chapter 2, we found that modulated stimuli that are commonly used to evoke auditory steady-state responses, are subject to loudness adaptation at low levels, high carrier frequencies, and for all modulation types, with more loudness adaptation for mixed modulation than for sinusoidal amplitude modulation. However, in chapter 3, we evoked 40-Hz auditory steady-state responses to the mixed-modulated stimuli that caused most of the loudness adaptation behaviorally, and found that response amplitudes remain stable over time.In the second part, we measured complete loudness growth functions with two behavioral loudness tasks as well as 40-Hz auditory steady-state response amplitude growth functions. Monaural loudness growth seemed to match well with 40-Hz auditory steady-state response amplitude growth functions in all groups of participants. In chapter 4, we investigated participants who hear acoustically, i.e., normal hearing and hearing-impaired participants. In chapter 5, we investigated participants who hear electrically with cochlear implants.In the third part, the focus was binaural loudness balancing. In chapter 6, the adaptive and adjustment procedure to measure binaural loudness balance were investigated. Both procedures yielded similar final loudness balanced results if the adjustment procedure was conducted twice, from opposite perceptual sides. In the last chapters, the use of 40-Hz auditory steady-state response amplitudes was investigated to predict the binaural loudness balance for normal-hearing participants (chapter 7), and participants with asymmetric hearing (chapter 8). The latter group consisted of participants with acoustical asymmetric hearing and participants with bimodal hearing, who hear electrically with a cochlear implant and acoustically in the non-implanted ear. While variability across participants was observed, median across-ear ratios at balanced levels were close to 1 for all groups of participants.In summary, loudness adaptation was not reflected by 40-Hz auditory steady-state responses, but the response amplitudes showed a correspondence to loudness growth and could predict the balanced loudness point in many participants, although variability across participants was found as well.