Visuele overname van de auditieve hersenen van pre- en postlinguaal doven

In dit onderzoek bestuderen we in twee experimenten veranderingen in de
organisatie van de hersenen en de cognitie van dove mensen, veroorzaakt door de
afwezigheid van input van geluid.

We zullen een fMRI studie uitvoeren waarin de neurale activatie in reactie op
visuele stimuli gemeten wordt, in volwassenen die in hun vroege jeugd doof zijn
geworden, volwassenen die op latere leeftijd doof zijn geworden, en horende
controles. In eerder onderzoek is gevonden dat de hersengebieden die in
horenden actief worden bij het horen van geluid, in dove mensen actief kunnen
worden wanneer zij iets zien (Finney et al., 2001; Sadato et al., 2004). Dit
geeft aan dat wanneer de auditieve hersengebieden geen input van geluid
krijgen, een functionele reorganisatie van de hersenen kan optreden. Door deze
reorganizatie is de auditieve cortex ook gevoelig voor nieuwe input, zoals
zicht. Het vermogen van de hersenen om te reorganiseren en zo gevoelig te
worden voor input van andere modaliteiten heet cross-modale plasticiteit. In
doven die een cochlear implantaat (CI) gebruiken, wiens gehoor gedeeltelijk
hersteld is door het implantaat, kan cross-modale plasticiteit de
spraakperceptie negatief beïnvloeden. Dit is vooral het geval bij mensen die in
hun vroege jeugd doof zijn geworden (Kral & Sharma, 2012). In dit fMRI
experiment zullen we bestuderen welke hersengebieden actief worden bij het
kijken naar visuele stimuli. We vergelijken hierbij de neurale reactie tussen
volwassenen die in hun vroege jeugd doof zijn geworden (prelinguaal doven) en
volwassenen die op latere leeftijd doof zijn geworden (postlinguaal doven).
Omdat de reorganisatie vooral plaatsvindt tussen het 3.5e en 7e levensjaar
(Kral & Sharma, 2012), verwachten we dat de hoeveelheid activatie in de
audtieve cortex als respons op visuele stimuli het hoogste is in prelinguaal
doven, lager in de postlingaal doven, en afwezig in de horende groep.

Naast dit fMRI experiment zullen we ook een spatieel en temporeel geheugen
experiment uitvoeren waarin proefpersonen objecten moeten relocaliseren op een
computerscherm, om de effecten van cross-modale plasticiteit op cognitief
niveau te bestuderen. Doven zijn meer afhankelijk van visuele input dan horende
mensen (Arnold & Murray, 1998). Hierom verwachten we dat zij de spatiele
posities van objecten beter kunnen onthouden. Voor de temporele trials
verwachten we echter dat doven minder goed scoren dan horenden, omdat geluid
een belangrijke rol speelt in het kunnen reproduceren van een sequentie
(Conway and Christiansen, 2005; Conway, Pisoni & Kronenberger, 2009). We
verwachten dat de prestaties van postlinguaal doven tussen de prelinguaal doven
en horenden in liggen.

Door neurale en cognitieve data te vergelijken zullen we onderzoeken in welke
mate cognitieve prestaties gerelateerd zijn aan reorganisaties in het brein.
Dit onderzoek kan leiden tot een beter begrip over de plasticiteit van de
auditieve cortex, en kan idealiter de hoorcapaciteit van CI-gebruikers
verbeteren door het verbeteren van de therapie met behulp van cochleaire
implantaten.

Het hoofddoel van het fMRI experiment is verschillen te meten in de hoeveelheid
visueel opgewekte activatie in de auditieve cortex tussen dove en horende
volwassenen, en tussen pre- en postlinguaal doof geworden volwassenen.

Het hoofddoel van het geheugenexperiment is verschillen te meten in de
prestaties op spatiele en temporele geheugentaken tussen dove en horende
volwassenen, en tussen pre- en postlinguaal doof geworden volwassenen.

Het onderzoek is een observationele studie uitgevoerd in het Universitair
Medisch Centrum (UMC) van Utrecht en bestaat uit twee experimenten.

In het fMRI experiment zullen functionele afbeeldingen van hersenactiviteit
gegenereerd worden met een 7 Tesla fMRI scanner. Dove en horende proefpersonen
zullen deelnemen aan een visueel experiment waarin visuele stimuli
gepresenteerd worden tijdens de acquisitie van de fMRI scans. Daarnaast zullen
de horende proefpersonen in een auditief experiment ook tonen waarnemen terwijl
fMRI scans gegenereerd worden. Dit wordt gedaan om de auditieve cortex te
localiseren.

In het geheugen experiment zullen dezelfde proefpersonen als in het fMRI
experiment op een computerscherm objecten relocaliseren in een specifieke
spatiele of temporele volgorde. Het geheugenexperiment zal twee keer uitgevoerd
worden op twee afzonderlijke dagen.

De totale duur van het onderzoek is drie uur, inclusief de tijd die nodig is om
de taken uit te leggen en deze te oefenen. Een proefpersoon zal ongeveer 40
minuten in de fMRI scanner liggen. fMRI is een niet-invasieve techniek, waar
geen risico's bij gevonden zijn. Wel is het mogelijk dat proefpersonen een
tijdelijk duizelig gevoel krijgen in de scanner, een metaalsmaak proeven, en
gevoelens van warmte en kou kunnen ervaren. De scanner kan ook claustrofobische
gevoelens opwekken. Naast deze tijdelijke ongemakken zijn er echter geen
risico's voor de fMRI-scanner bekend. Het geheugenexperiment zal uitgevoerd
worden achter een computer; het mogelijke risico van deze taak is
verwaarloosbaar. Naast financiele compensatie levert deelname aan deze studie
geen direct voordeel op voor individuele deelnemers.