Bases para un diseño metodológico de estimulación binaural como terapia acústica en neurología

La medicina y la ingeniería del siglo XXI han dado como fruto numerosos avances para la sociedad aunque en la mayoría de los casos los tratamientos suelen ser costosos e invasivos. La educación que recibe la sociedad sobre la salud es escasa, ya que sólo vamos al médico cuando realmente estamos enfermos. Este trabajo presenta nuestra apuesta por las terapias complementarias, para el desarrollo de una metodología terapéutica no invasiva y con un costo muy bajo. La finalidad de esta Tesis, que se enmarca en un equipo multidisciplinar, fruto de la estrecha colaboración en el que participan psicopedagogos, ingenieros y médicos, es perfilar una metodología que luego pueda ser aplicable a patologías neurológicas. Aquí, dejamos sentadas las bases. Faltarán nuevos investigadores que continúen este camino para tener una base de datos lo suficientemente extensa de registros de sujetos que hayan sido sometidos a terapia binaural, para poder sacar unas conclusiones sólidas. La aportación de esta Tesis deja cubierta la aplicación, selección, procesado de señal y desarrollo de algoritmos, test cognitivos indicados para el caso específico que nos ocupa, cálculo de incertidumbre del sistema utilizado para la aplicación del estímulo y desarrollo de un test psicoacústico específico. EL empleo del sonido en medicina como es la musicoterapia o sonoterapia ha experimentado una gran difusión en los últimos años, más de 100.000 nuevas citas bibliográficas han aparecido con respecto al año anterior. Sin embargo, son escasísimas las que hacen referencia a las características físico acústicas del sonido empleado, tan sólo hemos encontrado una par de ellas que correlacionan las características físicas del sonido con el tipo de respuesta terapéutica. No encontramos citas bibliográficas específicas que planteen un modelo experimental científico capaz de reproducir las mismas respuestas ante los mismos parámetros y estímulos. En esta Tesis proponemos el uso de estimulación sonora binaural, que consiste en la utilización de dos tonos puros idénticos pero ligeramente diferentes en frecuencia que se presentan de manera separada cada uno en un oído, como consecuencia, la persona que recibe la estimulación percibe un tercer tono, llamado tono binaural, formado por la diferencia de frecuencia de ambos variando su amplitud. Existen estudios que sugieren que dichas frecuencias binaurales pueden modificar los patrones eléctricos de la actividad cerebral y los niveles de arousal, conociéndose en la literatura bajo el nombre de “entrainment”. Tras la revisión bibliográfica del estado del arte, podemos concluir que es necesario el desarrollo de estudios doble ciego bien diseñados, con el objetivo de establecer una base sólida sobre los efectos de este tipo de estimulación, ya que la mayoría de los beneficios documentados se refieren a muestras muy pequeñas y con poco rigor científico, siendo los resultados positivos obtenidos debidos al efecto placebo. La tecnología binaural es barata siendo cualquier avance en esta dirección de interés público. El objetivo concreto de la investigación es estudiar el potencial de las ondas binaurales en un área en particular: tareas que requieren atención y concentración. Se busca obtener cualquier cambio en las ondas cerebrales que se puedan correlar con la mejoras. A la vista de los resultados de estas investigaciones se intentará aplicar esta metodología en neuropatologías que presenten alguna deficiencia en el área de atención como es el Trastorno de espectro Autista. En esta Tesis presentamos los resultados de dos estudios independientes, el primero para sentar las bases del método (tiempos, diseño de estimulaciones, procesado) en una muestra de 78 adultos sanos, el segundo a partir de los resultados obtenidos en el primero, afinando la metodología y para un grupo de 20 niños entre 8 y 12 años, los resultados del segundo estudio sirven para justificar su aplicación en niños con TEA que presenten déficit de atención. ABSTRACT Medicine and engineering in the 21st century have resulted in advances for society but in most cases the treatments are often costly and invasive. The health education society receive is scarce, since only go to the doctor when we are really sick. With this work I present my commitment to complementary therapies, my little grain of sand in the development of a noninvasive therapeutic approach and very low cost, well and can be used in a preventive manner resulting in a society with less sick. The purpose of this thesis is to outline a methodology that can then be applied to neurological diseases, here we lay the groundwork. New researchers are needed to continue this path for a sufficiently extensive records database of subjects who have undergone binaural therapy, and so to draw firm conclusions. The contribution of this thesis includes: the application, selection, signal processing and algorithm development, indicated cognitive tests for the specific case at hand, calculation of system uncertainty of the system and development of a specific psychoacoustic test. The use of sound in medicine, such as music therapy or sound therapy has experienced a great diffusion in recent years, more than 100,000 new citations have appeared over the previous year but very few are those referring to acoustic physical characteristics of sound employee, we have only found a couple of them that physical sound characteristics are correlated with the therapeutic response. We found no specific citations posing a scientific experimental model capable of reproducing the same answers to the same parameters and stimuli. In this thesis we propose the use of binaural sound stimulation which involves the use of two identical but slightly different in frequency pure tones presented separately each in one ear, as a result the subject perceives a third tone, called binaural tone, formed by the difference in frequency with amplitude variations Studies suggest that these binaural frequencies can modify the electrical patterns of brain activity and arousal levels, being known in the literature under the name of “entrainment”. After the literature review of the state of the art, we conclude, it is necessary to develop well-designed double-blind studies, in order to establish a solid foundation on the effects of such stimulation, since most of the documented benefits relate to very small samples and unscientific may be obtained positive results due to the placebo effect. The binaural technology is cheap being any progress in this direction in the public interest. The specific objective of the research is to study the potential of binaural waves in a particular area: tasks requiring attention and concentration also we want to get any change in brain waves that can correlate with improvements. In view of the results of this research we seek to apply this methodology in neuropathology presenting any deficiency in the area of attention such as Autism Spectrum Disorder. In this thesis we present the results of two independent studies, the first to lay the foundation of the method (times, stimulation design, processing) in a sample of 78 healthy adults, the second from the results obtained in the first, refine the methodology for a group of 20 children between 8 and 12 years, the results of the second study used to justify its use in children with ASD that present attention deficit.

Edén: relato, imagen y proyecto. El concepto de paraíso terrenal como generador de arquitecturas

Esta tesis, Edén: relato, imagen y proyecto. El concepto de Paraíso terrenal como generador de arquitecturas se realiza con el objetivo de estudiar los vínculos entre la idea de Edén, o Paraíso y la arquitectura. Siempre trabajando desde los tres niveles de representación, relato, imagen y proyecto. En la aproximación al objeto de estudio, se procede a estudiar el relato en sí, y se hallan, en la forma misma del relato, unas implicaciones relacionadas con el mundo mitológico y arquetípico. Estos resultados iniciales son la detección de que cada una de las partes que forman el conjunto edénico, han sido previamente objetos de culto en religiones corte pagano o chamánico, desde la prehistoria. El agua, los árboles, los animales, la tierra y los surcos del huerto, todos ellos han sido objetos de veneración desde tiempos inmemoriales. Trazando la genealogía de estos objetos de culto se acude al análisis arquetípico, que relaciona estos objetos venerados con el inconsciente y con la manifestación espontanea de los mismos en la realidad. Estos estudios arrojan resultados con implicaciones espaciales, arquitectónicas y se concluye que más que un ideal o un lugar en concreto, en el mito o en la realidad, lo que definitivamente parece (y demuestra) ser, es una tipología arquitectónica relacionada en su estructura formal y teórica con la del jardín cerrado. La manifestación en imagen de estos resultados y la investigación misma, llevan a acudir a unas de las imágenes más primitivas del Jardín del Edén, y que de hecho son previas a la “invención” del Hortus Conclusus como tal. Estas son las representaciones mozárabes del Paraíso Terrenal como lugar cierto en la tierra, que aparecen en los mappaemundi incluidos en los Códices de los Beatos. En el estudio de los mismos se comprende la estructura formal y teórica de lo que son las arquitecturas paradisíacas. Su calado en la cultura occidental hace que estos documentos sirvan como exoesqueletos del proyecto paradisíaco. Además, por su variedad arrojan gran número de resultados de índole espacial. Los resultados arrojados por el estudio de las representaciones edénicas de los Beatos llevan la investigación a otro momento e imágenes de la historia de la arquitectura donde, por su radicalidad de planteamientos y tabula rasa con las arquitecturas previas son necesarios nuevos lenguajes de aproximación al tema proyectual por el deseo globalizador que implican estas arquitecturas, esto es en el periodo de la arquitectura moderna. Se utiliza como elemento calibrador El poema del ángulo recto de Le Corbusier. Este documento gráfico no sólo nos da la clave que bullía en este periodo con respecto a una nueva aproximación a la superficie terrestre y al medio. Este instrumento también sirve de catalizador entre lo real y lo ideal y es una síntesis de operaciones arquitectónicas, que mediante la comparación y/o oposición con los resultados previos del estudio arquetípico y de los Beatos, genera grandes grupos de características que se hallan entrelazadas en los proyectos paradisíacos. Gracias a estos documentos se puede concluir con una síntesis de características que comparten los proyectos paradisiacos, que en todo caso son esto, proyectos en plural. No existe la unicidad, ya que se infiere de este estudio que son, en conjunto, una forma de hacer ciertas arquitecturas. Tienen características medibles y reproducibles y unas condiciones tipológicas y de generación de campos que permiten producir muchos tipos de proyectos, todos ellos de tipología paradisíaca. ABSTRACT This thesis, Eden: Tale, Image and Project. The Concept of Terrestrial Paradise as a Generator of Architectures, is carried out with the objective of studying the relations between the idea of Eden or Paradise and architecture. In every case working from the three levels of representation, tale, image and project. On the approximation to the object of study, the investigation is centered on the tale itself, and in the same core of it, are found some implications that relate it with the world of mythology and archetype. These initial results consist of detecting that each one of the parts that form the edenic set; have previously been objects of cult in religions of a pagan or shamanic nature, since pre-historic times. Water, animals, earth and the grooves of the orchard, have all been objects of reverence since the dawn of time. Tracing the genealogy of these objects an archetypal type of analysis is taken on, which relates the revered objects with the subconscious and with the spontaneous manifestation of these in reality. These studies also provide results with spatial and architectonic implications, and it is concluded that more than an ideal or a concrete place, in myth or reality, what it definitely seems (and shows to be) is an architectonic typology, related in its formal and theoretical structure with that of the enclosed garden. The manifestation in image of these results, and the investigation itself, lead to reach for one of the most primitive set of images of the Garden of Eden, and that are in fact previous to the “invention” of the Hortus Conclusus as such. A collection of mozárabe representations of the Terrestrial Paradise as a concrete place on Earth. These are the mappaemundi included in the Codexes of the Beatos. By their study, the formal and theoretical structure of paradisal architectures is understood. Their importance in occidental culture makes these documents bring out their side as exoskeletons of the paradisal Project. Also, for their variety, they cast a great number of results of a spatial nature. The results released by the study of the edenic representations of the Beatos take the investigation to another moment and set of images within the history of architecture, where the radicality of the approaches to architecture, and the tabula rasa in relation to previous architectures make it necessary to invent new languages of approximation to the subject of project. This happens because of the globalizing tones that imply these architectures. The lapse of time referred to would be during the general practice of modern architecture. The object of calibration would be The Poem of the Right Angle, by Le Corbusier. The graphic document not only gives us the key of what flowed during that time when a new approximation to the surface of earth and to the environment was retrieved. This instrument also serves as a catalyst between real and ideal, and it is a synthesis of architectural operations that by comparison and/or opposition with the previous results of the archetypal study, and of the Beatos, generates large groups of characteristics that are intertwined in the paradisal project. Due to these documents we can conclude the investigation with a series of characteristics that share the paradisal projects, which in any case are this, projects, in plural. There is no uniqueness. From these findings, it can be inferred that a Paradisal Project is a way to undertake a project, and certain kinds of architecture. They are measurable and are underlaid by a consistent pattern, they also have typological conditions and of field generation, that make it possible to produce many kinds of projects, all of a paradisal typology.

Complexidade, Espiritualidade e Educação: por uma educabilidade do espírito humano

O tema desta pesquisa, Complexidade, Espiritualidade e Educação: por uma educabilidade do espírito humano, sugere que a problemática do conhecimento sobre o espírito e a espiritualidade humanos está enraizada não apenas nos redutos religiosos, mas também no próprio interstício da ciência e também no coração da sociedade moderna. Apostamos neste tema não apenas pela sua atualidade, mas porque vem assumindo nestes últimos anos o status de indispensável no conjunto dos saberes, das realizações e do ethos humanos. Mas, para nos infiltrarmos neste assunto, é preciso uma nova lente epistemológica capaz de fazer uma leitura crítica, complexa e multidimensional a respeito da espiritualidade humana. A gênese do problema levantada para esta pesquisa parte do conflito entre as várias percepções sobre a condição humana, que ocorre a partir mesmo da crise experimentada hoje por muitos matizes científicos. A aproximação entre a teoria da complexidade, a espiritualidade humana com a educação, nos permite criar um cenário enriquecedor que acrescenta qualidade aos discursos e práticas educacionais na escola, na família, nas pastorais, na educação religiosa e ainda, em outras atividades afins. A nossa pergunta nuclear e que servirá de norte para o esforço desta pesquisa, é a seguinte: o espírito humano existe e, se existe, é educável? Para um melhor aproveitamento e compreensão desta dissertação, a pesquisa foi dividida em três capítulos, sistematizados da seguinte forma: No primeiro capítulo fizemos a exposição de algumas dificuldades de infiltração na temática sobre o espírito e da espiritualidade humanos. Essa exposição foi feita em dois momentos: o primeiro discute alguns pressupostos conceituais e semânticos sobre o espírito humano e, em seguida, aponta a necessidade de superar o conhecimento fragmentado em favor da recomposição do cariz humano. No segundo momento, discorremos sobre a rasoura científica que tem deixado de lado algumas dimensões humanas, sob pesado ônus para a existência humana como um todo. No segundo capítulo discutimos a atualidade do tema, que também pode ser visto em duas partes: na primeira dialogamos com algumas teorias sobre a complexidade e a multidimensionalidade da condição humana. Em seguida, focamos a partir dos novos humores antropológicos a dimensão simbólica e espiritual do humano. Na segunda parte, pontuamos sobre o desencantamento e crise da sociedade prometéica e a emergência e interfaces dos assuntos sobre a espiritualidade humana nestas últimas décadas. No terceiro e último capítulo, discorremos sobre as funções do espírito e as possibilidades reais de uma educação para o espírito humano. Semelhantemente, dividimos o capítulo em dois momentos de discussão: no primeiro, fazemos uma abordagem sobre a dimensão do espírito e a expressão da consciência como função de sentido. No segundo e último momento, levantamos a questão da educação do espírito humano. Seguindo este raciocínio, propomos uma pedagogia voltada também para o espírito humano. Deixamos por fim algumas sugestões que sinalizam uma educação para a ecologia do humano.

Complexidade, Espiritualidade e Educação: por uma educabilidade do espírito humano

O tema desta pesquisa, Complexidade, Espiritualidade e Educação: por uma educabilidade do espírito humano, sugere que a problemática do conhecimento sobre o espírito e a espiritualidade humanos está enraizada não apenas nos redutos religiosos, mas também no próprio interstício da ciência e também no coração da sociedade moderna. Apostamos neste tema não apenas pela sua atualidade, mas porque vem assumindo nestes últimos anos o status de indispensável no conjunto dos saberes, das realizações e do ethos humanos. Mas, para nos infiltrarmos neste assunto, é preciso uma nova lente epistemológica capaz de fazer uma leitura crítica, complexa e multidimensional a respeito da espiritualidade humana. A gênese do problema levantada para esta pesquisa parte do conflito entre as várias percepções sobre a condição humana, que ocorre a partir mesmo da crise experimentada hoje por muitos matizes científicos. A aproximação entre a teoria da complexidade, a espiritualidade humana com a educação, nos permite criar um cenário enriquecedor que acrescenta qualidade aos discursos e práticas educacionais na escola, na família, nas pastorais, na educação religiosa e ainda, em outras atividades afins. A nossa pergunta nuclear e que servirá de norte para o esforço desta pesquisa, é a seguinte: o espírito humano existe e, se existe, é educável? Para um melhor aproveitamento e compreensão desta dissertação, a pesquisa foi dividida em três capítulos, sistematizados da seguinte forma: No primeiro capítulo fizemos a exposição de algumas dificuldades de infiltração na temática sobre o espírito e da espiritualidade humanos. Essa exposição foi feita em dois momentos: o primeiro discute alguns pressupostos conceituais e semânticos sobre o espírito humano e, em seguida, aponta a necessidade de superar o conhecimento fragmentado em favor da recomposição do cariz humano. No segundo momento, discorremos sobre a rasoura científica que tem deixado de lado algumas dimensões humanas, sob pesado ônus para a existência humana como um todo. No segundo capítulo discutimos a atualidade do tema, que também pode ser visto em duas partes: na primeira dialogamos com algumas teorias sobre a complexidade e a multidimensionalidade da condição humana. Em seguida, focamos a partir dos novos humores antropológicos a dimensão simbólica e espiritual do humano. Na segunda parte, pontuamos sobre o desencantamento e crise da sociedade prometéica e a emergência e interfaces dos assuntos sobre a espiritualidade humana nestas últimas décadas. No terceiro e último capítulo, discorremos sobre as funções do espírito e as possibilidades reais de uma educação para o espírito humano. Semelhantemente, dividimos o capítulo em dois momentos de discussão: no primeiro, fazemos uma abordagem sobre a dimensão do espírito e a expressão da consciência como função de sentido. No segundo e último momento, levantamos a questão da educação do espírito humano. Seguindo este raciocínio, propomos uma pedagogia voltada também para o espírito humano. Deixamos por fim algumas sugestões que sinalizam uma educação para a ecologia do humano.

Acoustic overstimulation increases outer hair cell Ca2+ concentrations and causes dynamic contractions of the hearing organ

The dynamic responses of the hearing organ to acoustic overstimulation were investigated using the guinea pig isolated temporal bone preparation. The organ was loaded with the fluorescent Ca2+ indicator Fluo-3, and the cochlear electric responses to low-level tones were recorded through a microelectrode in the scala media. After overstimulation, the amplitude of the cochlear potentials decreased significantly. In some cases, rapid recovery was seen with the potentials returning to their initial amplitude. In 12 of 14 cases in which overstimulation gave a decrease in the cochlear responses, significant elevations of the cytoplasmic [Ca2+] in the outer hair cells were seen. [Ca2+] increases appeared immediately after terminating the overstimulation, with partial recovery taking place in the ensuing 30 min in some preparations. Such [Ca2+] changes were not seen in preparations that were stimulated at levels that did not cause an amplitude change in the cochlear potentials. The overstimulation also gave rise to a contraction, evident as a decrease of the width of the organ of Corti. The average contraction in 10 preparations was 9 μm (SE 2 μm). Partial or complete recovery was seen within 30–45 min after the overstimulation. The [Ca2+] changes and the contraction are likely to produce major functional alterations and consequently are suggested to be a factor contributing strongly to the loss of function seen after exposure to loud sounds.

How do owls localize interaurally phase-ambiguous signals?

Owls and other animals, including humans, use the difference in arrival time of sounds between the ears to determine the direction of a sound source in the horizontal plane. When an interaural time difference (ITD) is conveyed by a narrowband signal such as a tone, human beings may fail to derive the direction represented by that ITD. This is because they cannot distinguish the true ITD contained in the signal from its phase equivalents that are ITD ± nT, where T is the period of the stimulus tone and n is an integer. This uncertainty is called phase-ambiguity. All ITD-sensitive neurons in birds and mammals respond to an ITD and its phase equivalents when the ITD is contained in narrowband signals. It is not known, however, if these animals show phase-ambiguity in the localization of narrowband signals. The present work shows that barn owls (Tyto alba) experience phase-ambiguity in the localization of tones delivered by earphones. We used sound-induced head-turning responses to measure the sound-source directions perceived by two owls. In both owls, head-turning angles varied as a sinusoidal function of ITD. One owl always pointed to the direction represented by the smaller of the two ITDs, whereas a second owl always chose the direction represented by the larger ITD (i.e., ITD − T).

Mechanical bases of frequency tuning and neural excitation at the base of the cochlea: Comparison of basilar-membrane vibrations and auditory-nerve-fiber responses in chinchilla

We review the mechanical origin of auditory-nerve excitation, focusing on comparisons of the magnitudes and phases of basilar-membrane (BM) vibrations and auditory-nerve fiber responses to tones at a basal site of the chinchilla cochlea with characteristic frequency ≈ 9 kHz located 3.5 mm from the oval window. At this location, characteristic frequency thresholds of fibers with high spontaneous activity correspond to magnitudes of BM displacement or velocity in the order of 1 nm or 50 μm/s. Over a wide range of stimulus frequencies, neural thresholds are not determined solely by BM displacement but rather by a function of both displacement and velocity. Near-threshold, auditory-nerve responses to low-frequency tones are synchronous with peak BM velocity toward scala tympani but at 80–90 dB sound pressure level (in decibels relative to 20 microPascals) and at 100–110 dB sound pressure level responses undergo two large phase shifts approaching 180°. These drastic phase changes have no counterparts in BM vibrations. Thus, although at threshold levels the encoding of BM vibrations into spike trains appears to involve only relatively minor signal transformations, the polarity of auditory-nerve responses does not conform with traditional views of how BM vibrations are transmitted to the inner hair cells. The response polarity at threshold levels, as well as the intensity-dependent phase changes, apparently reflect micromechanical interactions between the organ of Corti, the tectorial membrane and the subtectorial fluid, and/or electrical and synaptic processes at the inner hair cells.

The spatial and temporal representation of a tone on the guinea pig basilar membrane

In the mammalian cochlea, the basilar membrane's (BM) mechanical responses are amplified, and frequency tuning is sharpened through active feedback from the electromotile outer hair cells (OHCs). To be effective, OHC feedback must be delivered to the correct region of the BM and introduced at the appropriate time in each cycle of BM displacement. To investigate when OHCs contribute to cochlear amplification, a laser-diode interferometer was used to measure tone-evoked BM displacements in the basal turn of the guinea pig cochlea. Measurements were made at multiple sites across the width of the BM, which are tuned to the same characteristic frequency (CF). In response to CF tones, the largest displacements occur in the OHC region and phase lead those measured beneath the outer pillar cells and adjacent to the spiral ligament by about 90°. Postmortem, responses beneath the OHCs are reduced by up to 65 dB, and all regions across the width of the BM move in unison. We suggest that OHCs amplify BM responses to CF tones when the BM is moving at maximum velocity. In regions of the BM where OHCs contribute to its motion, the responses are compressive and nonlinear. We measured the distribution of nonlinear compressive vibrations along the length of the BM in response to a single frequency tone and estimated that OHC amplification is restricted to a 1.25- to 1.40-mm length of BM centered on the CF place.

Cellular mechanisms for resolving phase ambiguity in the owl's inferior colliculus

Both mammals and birds use the interaural time difference (ITD) for localization of sound in the horizontal plane. They may localize either real or phantom sound sources, when the signal consists of a narrow frequency band. This ambiguity does not occur with broadband signals. A plot of impulse rates or amplitude of excitatory postsynaptic potentials against ITDs (ITD curve) consists of peaks and troughs. In the external nucleus (ICX) of the owl's inferior colliculus, ITD curves show multiple peaks when the signal is narrow-band, such as tones. Of these peaks, one occurs at ITDi, which is independent of frequency, and others at ITDi ± T, where T is the tonal period. The ITD curve of the same neuron shows a large peak (main peak) at ITDi and no or small peaks (side peaks) at ITDi ± T, when the signal is broadband. ITD curves for postsynaptic potentials indicate that ICX neurons integrate the results of binaural cross-correlation in different frequency bands. However, the difference between the main and side peaks is small. ICX neurons further enhance this difference in the process of converting membrane potentials to impulse rates. Inhibition also appears to augment the difference between the main and side peaks.

A large-capacity memory system that recognizes the calls and songs of individual birds.

Auditory responses in the caudomedial neostriatum (NCM) of the zebra finch (Taeniopygia guttata) forebrain habituate to repeated presentations of a novel conspecific song. This habituation is long lasting and specific to individual stimuli. We here test the acoustic and ethological basis of this stimulus-specific habituation by recording extracellular multiunit activity in the NCM of awake male and female zebra finches presented with a variety of conspecific and heterospecific vocalizations, white noise, and tones. Initial responses to conspecific song and calls and to human speech were higher than responses to the other stimuli. Immediate habituation rates were high for all novel stimuli except tones, which habituated at a lower rate. Habituation to conspecific calls and songs outlasted habituation to other stimuli. The extent of immediate habituation induced by a particular novel song was not diminished when other conspecific songs were presented in alternation. In addition, the persistence of habituation was not diminished by exposure to other songs before testing, nor was it influenced by gender or laterality. Our results suggest that the NCM is specialized for remembering the calls and songs of many individual conspecifics.

Decrements in auditory responses to a repeated conspecific song are long-lasting and require two periods of protein synthesis in the songbird forebrain.

Earlier work showed that playbacks of conspecific song induce expression of the immediate early gene ZENK in the caudo-medial neostriatum (NCM) of awake male zebra finches and that this response disappears with repeated presentations of the same stimulus. In the present study, we investigated whether repetitions of a song stimulus also elicited a decrement in the electrophysiological responses in the NCM neurons of these birds. Multiunit auditory responses in NCM were initially vigorous, but their amplitude decreased (habituated) rapidly to repeated stimulation, declining to about 40% of the initial response during the first 50 iterations. A similar time course of change was seen at the single unit level. This habituation occurred specifically for each song presented but did not occur when pure tones were used as a stimulus. Habituation to conspecific, but not heterospecific, song was retained for 20 h or longer. Injections of inhibitors of protein or RNA synthesis at the recording site did not affect the initial habituation to a novel stimulus, but these drugs blocked the long-term habituation when injected at 0.5-3 h and at 5.5-7 h after the first exposure to the stimulus. Thus, at least two waves of gene induction appear to be necessary for long-lasting habituation to a particular song.

Avaliação do reconhecimento de melodias tradicionais em crianças normo-ouvintes

A contribuição da música no campo das ciências humanas vem sendo valorizado pelas ciências da saúde nas últimas décadas, favorecendo relações entre a Fonoaudiologia e a Musicoterapia. A avaliação da percepção musical busca compreender princípios básicos como a discriminação de timbres, melodias, ritmos, intensidade, altura, duração das notas, densidade, entre outros, além de conhecimentos inerentes em relação a audição, bem como as experiências musicais no decorrer da vida. O objetivo deste estudo foi elaborar um teste informatizado de avaliação do reconhecimento de melodias tradicionais brasileiras e verificar o desempenho de crianças com audição normal neste instrumento. Foi realizada a elaboração de um teste, denominado Avaliação do Reconhecimento de Melodias Tradicionais em Crianças normo-ouvintes (ARMTC), em formato de website, composto por 15 melodias tradicionais da cultura brasileira, gravadas com timbre sintetizado de piano, padronizadas com andamentos variáveis, intensidades similares, tonalidade de acordo com a partitura utilizada, reprodução de 12 segundos cada melodia e pausas de quatro segundos entre cada melodia. A casuística foi composta por 155 crianças, com faixa etária entre oito e 11 anos, de ambos os sexos, com limiares auditivos nas frequências de 500 Hz a 4000 Hz dentro dos padrões de normalidade e curva timpanométrica tipo A. Todas as crianças foram submetidas à triagem audiológica (frequências de 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz e 4 KHz), Timpanometria e ao ARMTC. O ARMTC foi aplicado em campo livre com intensidade de 65 dBNA, com caixa de som posicionada a 0o azimute, à uma distância de um metro do participante que se manteve sentado. As crianças foram instruídas a clicar na tela do notebook no ícone correspondente ao nome e ilustração da melodia a qual ouviram e prosseguir dessa forma até o término das 15 melodias apresentadas. Na maioria das melodias selecionadas não houve diferença significante entre número de erros/acertos e tempo de reação quando estas variáveis foram correlacionadas ao sexo, idade e local em que o teste foi aplicado. As melodias mais reconhecidas foram: Cai, cai balão, Boi da cara preta, que teve igual score a Caranguejo, Escravos de Jó, O cravo, Parabéns a você e Marcha soldado, as quais obtiveram reconhecimento superior à 70% de acertos e a melodia com menor reconhecimento foi Capelinha de melão.

Évaluation électrophysiologique auditive et examen du langage et de l’attention chez l’enfant né prématurément et l’enfant né à terme

L’objectif de cette thèse est l’étude du développement de l’attention auditive et des capacités de discrimination langagière chez l’enfant né prématurément ou à terme. Les derniers mois de grossesse sont particulièrement importants pour le développement cérébral de l’enfant et les conséquences d’une naissance prématurée sur le développement peuvent être considérables. Les enfants nés prématurément sont plus à risque de développer une variété de troubles neurodéveloppementaux que les enfants nés à terme. Même en l’absence de dommages cérébraux visibles, de nombreux enfants nés avant terme sont à risque de présenter des troubles tels que des retards langagiers ou des difficultés attentionnelles. Dans cette thèse, nous proposons donc une méthode d’investigation des processus préattentionnels auditifs et de discrimination langagière, à l’aide de l’électrophysiologie à haute densité et des potentiels évoqués auditifs (PEAs). Deux études ont été réalisées. La première visait à mettre sur pied un protocole d’évaluation de l’attention auditive et de la discrimination langagière chez l’enfant en santé, couvrant différents stades de développement (3 à 7 ans, 8 à 13 ans, adultes ; N = 40). Pour ce faire, nous avons analysé la composante de Mismatch Negativity (MMN) évoquée par la présentation de sons verbaux (syllabes /Ba/ et /Da/) et non verbaux (tons synthétisés, Ba : 1578 Hz/2800 Hz ; Da : 1788 Hz/2932 Hz). Les résultats ont révélé des patrons d’activation distincts en fonction de l’âge et du type de stimulus présenté. Chez tous les groupes d’âge, la présentation des stimuli non verbaux a évoqué une MMN de plus grande amplitude et de latence plus rapide que la présentation des stimuli verbaux. De plus, en réponse aux stimuli verbaux, les deux groupes d’enfants (3 à 7 ans, 8 à 13 ans) ont démontré une MMN de latence plus tardive que celle mesurée dans le groupe d’adultes. En revanche, en réponse aux stimuli non verbaux, seulement le groupe d’enfants de 3 à 7 ans a démontré une MMN de latence plus tardive que le groupe d’adulte. Les processus de discrimination verbaux semblent donc se développer plus tardivement dans l’enfance que les processus de discrimination non verbaux. Dans la deuxième étude, nous visions à d’identifier les marqueurs prédictifs de déficits attentionnels et langagiers pouvant découler d’une naissance prématurée à l’aide des PEAs et de la MMN. Nous avons utilisé le même protocole auprès de 74 enfants âgés de 3, 12 et 36 mois, nés prématurément (avant 34 semaines de gestation) ou nés à terme (au moins 37 semaines de gestation). Les résultats ont révélé que les enfants nés prématurément de tous les âges démontraient un délai significatif dans la latence de la réponse MMN et de la P150 par rapport aux enfants nés à terme lors de la présentation des sons verbaux. De plus, les latences plus tardives de la MMN et de la P150 étaient également corrélées à des performances langagières plus faibles lors d’une évaluation neurodéveloppementale. Toutefois, aucune différence n’a été observée entre les enfants nés à terme ou prématurément lors de la discrimination des stimuli non verbaux, suggérant des capacités préattentionnelles auditives préservées chez les enfants prématurés. Dans l’ensemble, les résultats de cette thèse indiquent que les processus préattentionnels auditifs se développent plus tôt dans l'enfance que ceux associés à la discrimination langagière. Les réseaux neuronaux impliqués dans la discrimination verbale sont encore immatures à la fin de l'enfance. De plus, ceux-ci semblent être particulièrement vulnérables aux impacts physiologiques liés à la prématurité. L’utilisation des PEAs et de la MMN en réponse aux stimuli verbaux en bas âge peut fournir des marqueurs prédictifs des difficultés langagières fréquemment observées chez l’enfant prématuré.

Évaluation électrophysiologique auditive et examen du langage et de l’attention chez l’enfant né prématurément et l’enfant né à terme

L’objectif de cette thèse est l’étude du développement de l’attention auditive et des capacités de discrimination langagière chez l’enfant né prématurément ou à terme. Les derniers mois de grossesse sont particulièrement importants pour le développement cérébral de l’enfant et les conséquences d’une naissance prématurée sur le développement peuvent être considérables. Les enfants nés prématurément sont plus à risque de développer une variété de troubles neurodéveloppementaux que les enfants nés à terme. Même en l’absence de dommages cérébraux visibles, de nombreux enfants nés avant terme sont à risque de présenter des troubles tels que des retards langagiers ou des difficultés attentionnelles. Dans cette thèse, nous proposons donc une méthode d’investigation des processus préattentionnels auditifs et de discrimination langagière, à l’aide de l’électrophysiologie à haute densité et des potentiels évoqués auditifs (PEAs). Deux études ont été réalisées. La première visait à mettre sur pied un protocole d’évaluation de l’attention auditive et de la discrimination langagière chez l’enfant en santé, couvrant différents stades de développement (3 à 7 ans, 8 à 13 ans, adultes ; N = 40). Pour ce faire, nous avons analysé la composante de Mismatch Negativity (MMN) évoquée par la présentation de sons verbaux (syllabes /Ba/ et /Da/) et non verbaux (tons synthétisés, Ba : 1578 Hz/2800 Hz ; Da : 1788 Hz/2932 Hz). Les résultats ont révélé des patrons d’activation distincts en fonction de l’âge et du type de stimulus présenté. Chez tous les groupes d’âge, la présentation des stimuli non verbaux a évoqué une MMN de plus grande amplitude et de latence plus rapide que la présentation des stimuli verbaux. De plus, en réponse aux stimuli verbaux, les deux groupes d’enfants (3 à 7 ans, 8 à 13 ans) ont démontré une MMN de latence plus tardive que celle mesurée dans le groupe d’adultes. En revanche, en réponse aux stimuli non verbaux, seulement le groupe d’enfants de 3 à 7 ans a démontré une MMN de latence plus tardive que le groupe d’adulte. Les processus de discrimination verbaux semblent donc se développer plus tardivement dans l’enfance que les processus de discrimination non verbaux. Dans la deuxième étude, nous visions à d’identifier les marqueurs prédictifs de déficits attentionnels et langagiers pouvant découler d’une naissance prématurée à l’aide des PEAs et de la MMN. Nous avons utilisé le même protocole auprès de 74 enfants âgés de 3, 12 et 36 mois, nés prématurément (avant 34 semaines de gestation) ou nés à terme (au moins 37 semaines de gestation). Les résultats ont révélé que les enfants nés prématurément de tous les âges démontraient un délai significatif dans la latence de la réponse MMN et de la P150 par rapport aux enfants nés à terme lors de la présentation des sons verbaux. De plus, les latences plus tardives de la MMN et de la P150 étaient également corrélées à des performances langagières plus faibles lors d’une évaluation neurodéveloppementale. Toutefois, aucune différence n’a été observée entre les enfants nés à terme ou prématurément lors de la discrimination des stimuli non verbaux, suggérant des capacités préattentionnelles auditives préservées chez les enfants prématurés. Dans l’ensemble, les résultats de cette thèse indiquent que les processus préattentionnels auditifs se développent plus tôt dans l'enfance que ceux associés à la discrimination langagière. Les réseaux neuronaux impliqués dans la discrimination verbale sont encore immatures à la fin de l'enfance. De plus, ceux-ci semblent être particulièrement vulnérables aux impacts physiologiques liés à la prématurité. L’utilisation des PEAs et de la MMN en réponse aux stimuli verbaux en bas âge peut fournir des marqueurs prédictifs des difficultés langagières fréquemment observées chez l’enfant prématuré.

School of bowing technic. Op. 2.

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