Pitch perception and psychometric function in adult cochlear implant listeners
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Objectives: The purpose of this study was to investigate pitch perception in cochlear implant (CI) listeners using the Nucleus CI24RE implant in the low frequency range. In particular, we were interested in the possibility that conventional adaptive procedures can be applied in CI listeners. Additionally, the test-retest variability was investigated. Methods: 27 CI-listeners performed a 2-AFC frequency discrimination task with sinusoidal bursts at a base frequency of 494Hz with target frequencies that vary in steps of quarter-tones (qt) between one and fifteen qt. For each subject six hundred intervals were presented and no feedback was provided during the test. The retest was performed within 4 weeks. In addition, speech recognition tests in silence and with ambient noise were performed. Data of test and retest for each subject were fitted using a logistic function. Results: Reliable fits with small confidence intervals were obtained for 85% of the measurements. However, for eight measurements, the CI-listeners’ psychometric functions were non monotonic and thus could not be fitted. The average frequency discrimination limen was 2.6±1.1 qt for the test condition and 2.5±1.1 qt for the retest condition. No significant correlations for pitch perception abilities and speech perception were found. Discussion: In most of the CI listeners frequency discrimination limen could be measured with high reproducibility. Since a significant number of subjects showed non-monotonic psychometric functions for pitch perception, adaptive psychoacoustic procedures should be used carefully.
Abstract
Hintergrund und Ziele: Die Fähigkeit zur Unterscheidung von Frequenzen ist eine wichtige Voraussetzung für das Verstehen von Sprache und Musik. In der vorliegenden Arbeit wurde die Fähigkeit von Cochlea-Implantat (CI)-Trägern zur Frequenzdiskrimination untersucht. Des Weiteren wurde der Frage nach der Reliabilität dieser Untersuchung sowie dem Verlauf der psychometrischen Kurve der Tonhöhenunterscheidung der Probanden nachgegangen. Außerdem wurden die Ergebnisse der Diskriminationstests mit Ergebnissen von Sprachverständlichkeitstests verglichen und auf ihre klinische Relevanz hin untersucht. Methoden: 27 CI-Träger mit mindestens sechs Monaten CI-Erfahrung wurden in einem Test dazu aufgefordert, aus einem vorgespielten Tonpaar immer den von der Frequenz her höher empfundenen Ton anzugeben. Das Tonpaar bestand immer aus einem Grundton mit der Frequenz von 494 Hz sowie einem zweiten Ton, dessen Frequenz in einem Intervall zwischen einem bis 15 Vierteltönen zum Grundton höher wurde. Konnte der Proband keinen Unterschied in der Tonhöhe der beiden Töne ausmachen, wurde er aufgefordert einfach per Ratewahrscheinlichkeit auf einen der beiden Töne zu tippen. Nach einer Trainingsphase von 40 Tonpaaren, in der der Proband auch Rückmeldung über die Richtigkeit seiner Antworten bekam, wurde der eigentliche Test mit 600 Tonpaaren ohne Feedback gestartet. Innerhalb von vier Wochen absolvierte jeder Proband einen Retest, dessen Versuchsaufbau exakt dem des Tests entsprach. Zusätzlich wurden Sprachtests durchgeführt und die Ergebnisse dieser Tests mit den Ergebnissen der Frequenzunterscheidungstests verglichen. Ergebnisse und Beobachtungen: Grundsätzlich ließ sich die erwartet schlechtere Fähigkeit der CI-Träger gegenüber normalhörenden Personen zur Tonhöhenunterscheidung nachweisen. Die durchschnittliche Diskriminationsschwelle, also das Frequenzintervall, das CI-Träger gerade noch als zwei unterschiedliche Töne wahrnehmen, lag bei 2,6 ± 1,1 Vierteltöne für den Test und bei 2,5 ± 1,1 Vierteltöne für den Retest. Bei 46 der 54 Messungen ergaben sich für den Test beziehungsweise Retest psychometrische Funktionen mit einem monotonen Verlauf. Das bedeutet, dass die Fähigkeit zur Unterscheidung von zwei Frequenzen schlechter wird, je kleiner der Abstand der beiden getesteten Frequenzen ist. Die übrigen acht Messungen der psychometrischen Funktionen zeigten einen nicht monotonen Verlauf und konnten nicht zur Ermittlung der Diskriminationsschwelle herangezogen werden. Insgesamt ähnelten die monotonen psychometrischen Kurven von CI-Trägern in ihrem Verlauf stark denen von Normalhörenden, jedoch blieb eine gewisse Verschiebung der Kurven zu größeren Intervallen hin und ein flacherer Anstieg der Funktion zu beobachten. Die Ergebnisse der Sprachtests korrelierten in keiner Weise mit denen des Frequenzdiskriminationstests. Praktische Schlussfolgerungen: Die grundsätzlich herabgesetzte Fähigkeit der CI-Träger gegenüber Normalhörenden zur Frequenzdiskrimination ist einer der Faktoren, die für das teilweise schlechte Verstehen von Sprache und Musik bei CI-Trägern verantwortlich sind. Ein weiterer Faktor wurde bei der Betrachtung der acht nicht-monotonen psychometrischen Kurven deutlich: Die Nicht-Monotonie zeigte, dass bei manchen Probanden Tonhöhenverwechslungen stattfanden, die das Verstehen von komplexen Tönen oder gar Musik nahezu unmöglich macht. Zusätzlich zeigte sich, dass im Allgemeinen der Gebrauch von psychoakustischen Auswahltests bei CI-Trägern vermieden werden sollte, da nicht vorausgesetzt werden kann, dass alle Testergebnisse reliabel sind.
