Frederico Bolner en Yasmeen
Hamza promoveerden aan de KULeuven
Op 5 november en 12 december 2018 verdedigden Frededico Bolner en Yasmeen Hamza met succes hun doctoraal proefschrift aan de KU Leuven.
*Frederico Bolner focuste zich in zijn proefschrift op de impact van informatie selectie en meer specifiek op de standaard strategie die wordt gebruikt in Cochlear-producten (ACE) en ontwikkelde een voorstel om dit te optimaliseren.
We tonen je hier even de Engelstalige samenvatting van zijn proefschrift: Optimising sound coding in semi- and totally-implantable CIs'
A cochlear implant (CI) is a device that restores audition to the profoundly deaf by bypassing the impaired inner ear with a direct stimulation of the auditory nerve by means of patterns of electric current. In a CI, the sound is first captured by the microphone(s), it is then processed with one or more enhancements stages such as noise reduction, and is finally converted to a sequence of electrical pulses by the stimulation strategy. All of these stages play a major role in the perception of sound by the implant user.
Several technological advances in the last decades have made it possible for a CI user to attain relatively good speech understanding in quiet conditions. However, speech perception rapidly decreases in adverse listening situations such as in the presence of background noise. This work concerned all three stages mentioned above in the context of improving speech perception in noise for users of current semi-implantable CIs and future totally-implantable systems.
Chapter 3 and 4 present NNSE, a noise reduction algorithm based on supervised machine-learning designed to investigate the relevance of these approaches to CIs, where real-time feasibility and generalisation performance to novel auditory scenes represent major challenges to overcome. The algorithm was successfully validated with normal-hearing (NH) subjects listening to CI vocoded simulations.
The positive outcomes motivated further investigation with CI users. Here, significant speech perception improvements relative to the unprocessed condition were obtained with NNSE in stationary speech-shaped noise (SSN), multi-talker babble, and highly nonstationary ICRA noise when the algorithm was trained on novel segments of the same noise type and target speaker used in the listening experiments. Generalisation performance to novel speakers was tested by training NNSE on a speech dataset that did not include the target talker. In these conditions, smaller yet significant improvements were found for NNSE in SSN and ICRA noise, whereas in multi-talker babble the improvement was not statistically significant.
Last, chapter 5 presents SPACE, a stimulation strategy that aims to improve the spectral representation of the sound by precompensating the stimulation pattern for the spread of excitation, one of the major information-transfer bottlenecks at the electrode-neuron interface. SPACE was evaluated with a group of cochlear implant listeners against their daily ACE programme in terms of preference rating and speech perception in SSN and four-talker babble noise. While no significant differences in preference rating were observed, results indicated that a statistically significant benefit in speech perception in noise could be attained with SPACE processing relative to ACE. Considering the acute nature of the listening experiments, the obtained results are encouraging and call for further investigation of this approach.
*In het onderzoek van Yasmeen Hamza werd onderzocht in welke mate verschillende akoestische kenmerken van spraaksignalen (meer bepaald gerelateerd aan sonoriteit) belangrijk zijn voor de verwerving van nieuwe woorden door kinderen met CIs. Hetonderzoek draagt bij tot verbeterde gehoorrevalidatie.
We tonen hier even de Nederlandstalige samenvatting van haar proefschrift:Speech processing cues in children with cochlear implants
Ondanks de bewezen effectiviteit van cochleaire implantaten (CIs) voor de revalidatie van ernstig dove kinderen, is de variabiliteit in performantie op gebied van spraakperceptie en taalverwerking groot. In het onderzoek van Yasmeen Hamza werd onderzocht in welke mate verschillende akoestische kenmerken van spraaksignalen (meer bepaald gerelateerd aan sonoriteit) belangrijk zijn voor de verwerving van nieuwe woorden door kinderen met CIs. Het onderzoek draagt bij tot verbeterde gehoorrevalidatie.
Er werd eerst een literatuuronderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheden en beperkingen in de perceptie van segmentele en suprasegmentele kenmerken van spraak door kinderen met CIs. Het CI is immers prima in staat om de spraakenveloppe door te geven (waardoor met name medeklinkers goed waarneembaar zijn), maar minder goed in staat om de temporele fijnstructuur over te brengen. De temporele fijnstructuur is vooral belangrijk voor de waarneming van prosodie en het onderscheiden van spraak in een rumoerige omgeving.
Vervolgens werden twee experimentele studies uitgevoerd met als doel na te gaan welke kenmerken van sonoriteit belangrijk zijn voor de verwerving van nieuwe woorden. Sonoriteit is gerelateerd aan de relatieve luidheid/perceptuele prominentie van een spraakklank. In de eerste studie namen Griekse kinderen met één CI deel, die niet zo heel jong geïmplanteerd waren. In de tweede studie werden Vlaamse kinderen met twee CIs geïncludeerd. De Vlaamse kinderen waren ook jonger geïmplanteerd dan de Griekse kinderen. Er werden telkens klanken met verschillende graden van sonoriteit aangeboden aan zowel kinderen met een CI, volwassenen met een CI en normaalhorende kinderen. Uit de vergelijking van data van verschillende groepen blijkt dat de Griekse kinderen met een CI nieuwe woorden aanleren volgens een andere strategie dan normaalhorenden kinderen. Dit blijkt niet het geval te zijn voor de Vlaamse kinderen, die eerder hetzelfde leerpatroon hebben als normaalhorende kinderen, vermoedelijk vanwege de zeer jonge leeftijd van implantatie en de twee CIs. Echter, de Vlaamse kinderen behaalden gemiddeld lagere receptieve taalscores dan de normaalhorende leeftijdsgenoten, ondanks dat ze op equivalente wijze nieuwe woorden aanleerden. Dit betekent dat er bijkomende processen zijn voor de verwerving van nieuwe woorden die ook meegenomen dienen te worden in de revalidatie van gesproken taal van jonge dove kinderen.
