Prognose des Sprachverstehens nach Cochlea-Implantation: Einfluss von kortikaler Plastizität und kognitiven Fähigkeiten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Pascale Sandmann
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415896102

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Bei Patienten mit einem Cochlea-Implantat (CI) ist eine große Variabilität hinsichtlich des Sprachverstehens zu beobachten. Es ist davon auszugehen, dass diese Variabilität mit kortikaler Reorganisation, d.h. Veränderungen der kortikalen Aktivierung, zusammenhängt. Deshalb war ein zentrales Ziel dieses Forschungsprojekts, mit Hilfe von Elektroenzephalographie (EEG) aufzuzeigen, welche kortikalen Veränderungen vor und nach der Implantation stattfinden und wie kortikale Reorganisation und Sprachverstehen mit CI miteinander verhängt sind. Ein weiteres Ziel dieses Forschungsprojekts war es zu untersuchen, ob eine bessere Varianzaufklärung beim Sprachverstehen mit CI zu erreichen ist, wenn zusätzlich zu demographischen, audiologischen und Implantat-spezifischen Faktoren, die aus der Literatur bekannt sind, noch kognitive und elektrophysiologische Messparameter hinzugezogen werden. Zu diesen Zwecken führten wir eine prospektive Längsschnittstudie mit postlingual ertaubten schwerhörigen Patienten durch, die einmal vor und zweimal nach der Implantation (fünf Wochen bzw. sechs Monate CI-Erfahrung) getestet wurden. Eine Gruppe von Normalhörenden diente als Kontrollgruppe. Die Studienteilnehmer führten neben audiometrischen und standardisierten kognitiven Tests eine Erkennungsaufgabe mit zweisilbigen Wörtern (auditorisch, visuell, audio-visuell) sowie eine Kategorisierungsaufgabe mit Gesichtern durch. Dabei richteten sie ihre Aufmerksamkeit entweder auf die visuellen oder die auditorischen Signale. Die Auswertung der EEG-Daten beinhaltete die Analyse der evozierten Potenziale sowie topographische Analysen, Zeitfrequenz-Analysen, Quellenanalysen und Konnektivitätsanalysen. Die Ergebnisse zeigten bei den Patienten bereits vor der Implantation deprivations-bedingte Veränderungen der kortikalen Verarbeitung von statischen und artikulierenden Gesichtern, die interessanterweise nach sechs Monaten CI-Erfahrung weitgehend persistierten. Auch im Hinblick auf die auditorischen und audio-visuellen Reizbedingungen ergaben sich nach sechs Monaten deutliche Gruppenunterschiede, obwohl im Laufe der ersten Monate mit CI-Erfahrung eine Annäherung an das Aktivierungsmuster der Normalhörenden zu verzeichnen war. Neben einer visuell dominierten audio-visuellen Sprachverarbeitung war bei CI-Patienten eine positive Korrelation zwischen der (grundsätzlich reduzierten) visuellen kortikalen Antwort (P1-Amplitude) und dem auditorischen CI-Sprachverstehen festzustellen. Die Berechnung von statistischen Modellen und Kreuzvalidierungsverfahren ergab, dass eine bessere Varianzaufklärung des CI-Sprachverstehens möglich ist, wenn zusätzlich zu den bereits bekannten Faktoren („Alter bei der Implantation“, „Dauer des Hörverlusts“, „Hörschwelle“ und „Hörgeräte-Nutzung“) die Merkmale „Lippenlesefähigkeit“ und „verbale Lern- und Merkfähigkeit“ hinzugezogen werden. Insgesamt konnte die prospektive Längsschnittstudie erfolgreich durchgeführt werden. Das Forschungsprojekt lieferte klinisch relevante Erkenntnisse hinsichtlich der kortikalen Plastizität und deren Zusammenhang mit dem CI-Versorgungsergebnis. Diese Erkenntnisse wurden in mehreren wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht und bilden ein wichtiges Fundament auch für zukünftige Studien.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Electrophysiological differences and similarities in audiovisual speech processing in CI users with unilateral and bilateral hearing loss. Current Research in Neurobiology, 3, 100059.
  Layer, Natalie; Weglage, Anna; Müller, Verena; Meister, Hartmut; Lang-Roth, Ruth; Walger, Martin; Murray, Micah M. & Sandmann, Pascale
  
• Side-of-Implantation Effect on Functional Asymmetry in the Auditory Cortex of Single-Sided Deaf Cochlear-Implant Users. Brain Topography, 35(4), 431-452.
  Weglage, Anna; Müller, Verena; Layer, Natalie; Abdel-Latif, Khaled H. A.; Lang-Roth, Ruth; Walger, Martin & Sandmann, Pascale
  
• The timecourse of multisensory speech processing in unilaterally stimulated cochlear implant users revealed by ERPs. NeuroImage: Clinical, 34, 102982.
  Layer, Natalie; Weglage, Anna; Müller, Verena; Meister, Hartmut; Lang-Roth, Ruth; Walger, Martin; Murray, Micah M. & Sandmann, Pascale
  
• Visual ERPs to face onset predict the speech recognition ability after cochlear implantation. International Conference of Cognitive Neuroscience, Mai 2022, Helsinki, Finnland
  Weglage, A., Layer, N., Müller, V., Walger, M., Lang-Roth, R. & Sandmann, P.
  
• The time course of auditory and audio-visual speech processing in cochlear-implant users revealed by cortical evoked potentials. International Evoked Response Audiometry Study Group, September 2023, Köln, Deutschland
  Sandmann P., Layer N., Weglage A., Meister H., Lang-Roth R., Walger M. & Müller V.
  
• Changes in visually and auditory attended audiovisual speech processing in cochlear implant users: A longitudinal ERP study. Hearing Research, 447, 109023.
  Weglage, Anna; Layer, Natalie; Meister, Hartmut; Müller, Verena; Lang-Roth, Ruth; Walger, Martin & Sandmann, Pascale
  
• Der Einfluss von Aufmerksamkeit auf visuell evozierte Potenziale im Laufe der CI-Versorgung. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie, März 2024, Aalen, Deutschland
  Weglage A., Layer N., Radecke, J.-O., Müller V., Walger M., Lang-Roth R., Meister H. & Sandmann P.
  
• Specific effects of auditory deprivation and cochlear implantation on cortical auditory, visual and audio-visual speech processing: A prospective longitudinal EEG study. World Congress of Audiology, September 2024, Paris, Frankreich
  Sandmann P., Müller V., Meister H., Lang-Roth R., Walger M. & Weglage A.
  
• Verändert sich nach der CI-Versorgung die cross-modale Modulation von kortikalen Antworten? Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie, März 2025, Göttingen, Deutschland
  Sandmann P., Wächtler M., Müller V., Walger M., Lang-Roth R. & Weglage A.
  
• Vorhersage des Versorgungsergebnisses mit Cochlea-Implantat. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie, März 2025, Göttingen, Deutschland.
  Weglage A., Heiden P. & Sandmann P.