Peculiarities of Frequency-Following Response in Healthy Individuals when Listening to Complex Sounds

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

INTRODUCTION: Studies of recent years showed that functional disorders in the brainstem may be one of factors causing inability to perceive speech by normal-hearing individuals. Frequency-following response (FFR) is an auditory evoked potential emerging in different regions of the brain in response to a sound or a change in the sound frequency. The initiation of this potential is associated with the correct processing of auditory information in the subcortical structures of the brain. However, until the moment, there is no regulatory framework that could permit use of this potential in routine examinations.

AIM: To identify and analyze the peculiarities of FFR in healthy adult individuals when listening to a complex sound.

MATERIALS AND METHODS: The study included 29 healthy subjects aged from 18 to 48 years (mean age 28 ± 10 years). Electrical activity of the brain was recorded from 32 electrodes. Sampling frequency 2000 Hz, transmission frequency 0.1 Hz–500 Hz. The stimulus was a 30-s sound that included simple sounds of five different frequencies (600 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz) changing in a random order every 100 ms. FFR was isolated in each frequency change in the complex sound. The resulting FFR included two peaks, for each amplitude, latency, and dipole sources were calculated.

RESULTS: FFR was obtained in all the subjects and included two peaks. In some subjects, FFR peaks had a statistically higher amplitude and lower latency. In subjects with a higher amplitude FFR peaks, three dipoles were identified for the first peak: in the brainstem and in the cortex of the right hemisphere (Brodmann areas 6 and 39). For the second peak, one dipole was identified in the cortex (Brodmann area 19). In subjects with low amplitude FFR peaks, for the first peak one source in the brainstem was identified. For the second peak, two dipoles were identified: in the posterior cingulate cortex (Brodmann area 23) and in the medial thalamus.

CONCLUSION: The data obtained suggest that the method of recording and analyzing FFR can be used to assess the functional integrity and correct participation of the midbrain in the perception of auditory stimuli. The peculiarities of amplitude-time parameters of its peaks probably reflect the individual ability to finely differentiate stimuli.

作者简介

Lyubov' Oknina

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science

编辑信件的主要联系方式.
Email: leliia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7398-1183
SPIN 代码: 2614-8209

Dr. Sci. (Biol.)

俄罗斯联邦, Moscow

Andrey Slezkin

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science; Russian Technological University

Email: com2274@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1230-8347
SPIN 代码: 4605-6082
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

Yana Vologdina

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science; Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery

Email: yana.vologdina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3196-588X
SPIN 代码: 2215-3956
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

Anna Kantserova

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science

Email: anna.kantserova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5513-8627
SPIN 代码: 7841-5681
俄罗斯联邦, Moscow

Ekaterina Strel'nikova

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science

Email: strelnikovaev@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-1611-073X
SPIN 代码: 9728-7075

Cand. Sci. (Biol.)

俄罗斯联邦, Moscow

David Pitskhelauri

Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery

Email: dav@nsi.ru
ORCID iD: 0000-0003-0374-7970
SPIN 代码: 3261-2144

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Pickles JO. Auditory pathways: anatomy and physiology. Handb Clin Neurol. 2015;129:3–25. doi: 10.1016/b978-0-444-62630-1.00001-9
  2. Chen J, Liang C, Wei Z, et al. Atypical longitudinal development of speech-evoked auditory brainstem response in preschool children with autism spectrum disorders. Autism Res. 2019;12(7):1022–31. doi: 10.1002/aur.2110
  3. Bavykinа IA. Peculiarities of physical development and of level of nutrients in children with autistic spectrum disorders. I. P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2019;27(2):181–7. (In Russ). doi: 10.23888/PAVLOVJ2019272181-187
  4. De Oliveira Eichner AC, Donadon C, Skarżyński PH, et al. A Systematic Review of the Literature Between 2009 and 2019 to Identify and Evaluate Publications on the Effects of Age-Related Hearing Loss on Speech Processing. Med Sci Monit. 2022;28:e938089. doi: 10.12659/msm.938089
  5. Clinard CG, Tremblay KL. Aging degrades the neural encoding of simple and complex sounds in the human brainstem. J Am Acad Audiol. 2013;24(7):590–9. doi: 10.3766/jaaa.24.7.7
  6. Bidelman GM. Subcortical sources dominate the neuroelectric auditory frequency-following response to speech. NeuroImage. 2018; 175:56–69. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.03.060
  7. Kulasingham JP, Brodbeck C, Presacco A, et al. High gamma cortical processing of continuous speech in younger and older listeners. NeuroImage. 2020;222:117291. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117291
  8. Coffey EBJ, Nicol T, White–Schwoch T, et al. Evolving perspectives on the sources of the frequency-following response. Nat Commun. 2019;10(1):5036. doi: 10.1038/s41467-019-13003-w
  9. Gorina–Careta N, Ribas–Prats T, Arenillas–Alcón S, et al. Neonatal Frequency-Following Responses: A Methodological Framework for Clinical Applications. Semin Hear. 2022;43(3):162–76. doi: 10.1055/s-0042-1756162
  10. Ferreira L, Skarzynski PH, Skarzynska MB, et al. Effect of Auditory Maturation on the Encoding of a Speech Syllable in the First Days of Life. Brain Sci. 2021;11(7):844. doi: 10.3390/brainsci11070844
  11. Johnson KL, Nicol T, Zecker SG, et al. Brainstem encoding of voiced consonant — vowel stop syllables. Clin Neurophysiol. 2008;119(11):2623–35. doi: 10.1016/j.clinph.2008.07.277
  12. Rocha–Muniz CN, Schochat E. Investigation of the neural discrimination of acoustic characteristics of speech sounds in normal-hearing individuals through Frequency-following Response (FFR). Codas. 2021;33(1):e20180324. doi: 10.1590/2317-1782/20202018324
  13. Kırbac A, Turkyılmaz MD, Yağcıoglu S. Gender Effects on Binaural Speech Auditory Brainstem Response. J Int Adv Otol. 2022;18(2):125–30. doi: 10.5152/iao.2022.20012
  14. Krizman J, Bonacina S, Colegrove D, et al. Athleticism and sex impact neural processing of sound. Sci Rep. 2022;12(1):15181. doi: 10.1038/s41598-022-19216-2
  15. Tadel F, Baillet S, Mosher JC, et al. Brainstorm: a user-friendly application for MEG/EEG analysis. Comput Intell Neurosci. 2011;2011:879716. doi: 10.1155/2011/879716
  16. Korotayeva NV, Ippolitova LI, Ivantsova EN, et al. Brain Derived Neurotrophic Factor as Potential Biomarker of Neurologic Disorders in Premature Children. Nauka Molodykh (Eruditio Juvenium). 2023;11(4):607–14. (In Russ). doi: 10.23888/HMJ2023114607-614
  17. Skoe E, Chandrasekaran B. The layering of auditory experiences in driving experience-dependent subcortical plasticity. Hear Res. 2014;311:36–48. doi: 10.1016/j.heares.2014.01.002
  18. Bubb EJ, Metzler–Baddeley C, Aggleton JP. The cingulum bundle: Anatomy, function, and dysfunction. Neurosci Biobehav Rev. 2018;92:104–27. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018.05.008
  19. Tanaka S, Honda M, Sadato N. Modality-specific cognitive function of medial and lateral human Brodmann area 6. J Neurosci. 2005;25(2):496–501. doi: 10.1523/jneurosci.4324-04.2005
  20. Ardila A, Bernal B, Rosselli M. Language and visual perception associations: Meta-analytic connectivity modeling of Brodmann area 37. Behav Neurol. 2015;2015:565871. doi: 10.1155/2015/565871

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Schematic representation of a ‘complex’ sound. Note: the frequency was changed every 100 ms at the zero point of the sinewave to avoid the ‘click’ effect; the amplitude of the sound did not change throughout the duration of the sound; the sound started and ended at 1500 Hz, and contained a rising and falling phase lasting 10 ms; sections with frequency of 1500 Hz were not used in eliciting frequency-following response.

下载 (76KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Features of the frequency-following response: A — Grand Mean (n = 8) FFR of subjects with a high amplitude of peaks; B — Grand Mean (n = 21) FFR of subjects with FFR with a lower amplitude of peaks; I — FFR (arrows point to two peaks, and the average latency acrossthe group is indicated, the data are presented in burrerfly mode including response in all leads); II — an amplitude map of FFR peaks with peak latency. Note: FFR — frequency-following response.

下载 (273KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Interquartile latency ranges of the first and second FFR peaks in the subjects with high (group 1) and low (group 2) amplitude of the FFR peaks. Note: FFR — frequency-following response.

下载 (102KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Localization of dipoles associated with the first (I) and second (II) FFR peaks in the subjects of the first (A) and second (B) groups. Note: FFR — frequency-following response.

下载 (142KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2024


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».