Procesamiento de la Información y Audiología Cognitiva

Centrándose en la cognición y la función cerebral, surgió recientemente un nuevo campo interdisciplinario de audiología cognitiva, que representa la intersección de médicos, científicos del habla y la audición y psicólogos cognitivos.

Por Carolyn J. Herbert, AuD; y David B. Pisoni, PhD

Procesamiento de la Información y Audiología Cognitiva 

El enfoque convencional para evaluar la audición en audiología clínica se centra en medir la audibilidad como un requisito previo necesario para el reconocimiento correcto de la voz. Incluye 1) audiometría de tonos puros, 2) logoaudiometría, 3)intervenciones para mejorar la audibilidad con la amplificación y procesamiento de la señal mediante audífonos y/o implante coclear. Pero estas medidas por sí solas no ofrecen un reflejo adecuado del reconocimiento funcional del habla y la capacidad auditiva en el entorno del mundo real y el día a día cotidiano. 

Las medidas de audibilidad (audiometría convencional) no son suficientes para explicar la naturaleza robusta del reconocimiento del habla humana y la comprensión del lenguaje en una amplia gama de condiciones auditivas adversas y desafiantes. 

Mientras que el uso del audiograma clínico de tonos puros puede proporcionar una guía objetiva para mejorar la audibilidad de un oyente midiendo los umbrales de detección, el audiograma convencional no proporciona información detallada sobre la contribución de los otros procesos neuronales y cognitivos necesarios para un reconocimiento del habla y una comprensión del lenguaje sólidos.

Considere con qué frecuencia dos pacientes con audiogramas similares pueden diferir en sus resultados de reconocimiento de voz después de la intervención, particularmente después de la implantación coclear. Con resultados muy variables, los investigadores han estado trabajando para dilucidar la contribución del sistema auditivo central y los procesos cognitivos y lingüísticos de orden superior para mejorar los resultados del reconocimiento del habla. Centrándose en la cognición y la función cerebral, surgió recientemente un nuevo campo interdisciplinario de audiología cognitiva, que representa la colaboración entre médicos, científicos del habla y la audición y psicólogos cognitivos.

La base central de esta colaboración es el enfoque de procesamiento de información para la cognición, que estudia procesos complejos como:

1. la percepción,
2. la atención,
3. la memoria,
4. el aprendizaje
5. y el pensamiento,

proporcionando nuevos conocimientos sobre lo que es necesario para un reconocimiento de voz sólido y un procesamiento del lenguaje hablado.

El cambio dramático en la filosofía y la orientación de pensar en la percepción del habla como un reflejo directo de la audición y la audibilidad a la visión de que la percepción del habla es una forma de procesamiento de información que refleja la operación y función del oído y el cerebro trabajando juntos para resolver el problema de recuperar el mensaje lingüístico deseado por el hablante, es uno de los avances más importantes en el campo de la percepción del habla en la actualidad con implicaciones directas para la audiología clínica. Para los médicos interesados en aprender más sobre el campo emergente de la audiología cognitiva, el enfoque de procesamiento de información se puede utilizar para ayudar a explicar y comprender no solo el sistema de procesamiento de información como un todo, sino también las fortalezas y debilidades de cada oyente individual en situaciones complejas y desafiantes del mundo real. 

Para comprender mejor la percepción del habla, que incluye procesos como:

1. la codificación sensorial,
2. el reconocimiento,
3. la identificación y
4. la memoria perceptiva,

se ha vuelto necesario reconocer que la sensación, la percepción y la memoria son procesos que están estrechamente interconectados y vinculados entre sí, lo que refleja el funcionamiento de todo el sistema de procesamiento de información y la arquitectura neuronal trabajando juntos como un sistema integrado. Después de todo, la audición y la percepción del habla no funcionan como flujos de información independientes y autónomos ni como procesos discretos que tienen lugar aislados de la estructura y el funcionamiento de todo el sistema de procesamiento de la información (consulte la Figura 2 ).). Por lo tanto, los problemas relacionados con la audición y la pérdida auditiva también son problemas que involucran la cognición, el procesamiento de la información y la función cerebral que refleja la respuesta de todo el sistema de procesamiento de la información, no solo la salida del sistema auditivo separado del resto del sistema. 

Como propuso la Dra. Carol Flexer* hace algunos años, “la pérdida auditiva es principalmente un problema del cerebro, no sólo un problema del oído” . Creemos que este es un mantra valioso a tener en cuenta.

*Dra. Carol Flexer Doctora en audiología de la Universidad Estatal de Kent en 1982. Estuvo en la Universidad de Akron durante 25 años como Profesora Distinguida de Audiología en la Escuela de Audiología y Patología del Habla y Lenguaje. Las áreas especiales de especialización incluyen audiología pediátrica y educativa. Continúa dando conferencias a nivel nacional e internacional y es autora de más de 150 publicaciones.

Las charlas, seminarios y talleres del Dra. Flexer se enfocan en el desarrollo y la expansión de las habilidades de escuchar, hablar y leer y escribir en bebés y niños, incluidos aquellos con todos los grados de pérdida auditiva.

La imagen superior muestra un diagrama del flujo de información en el sistema nervioso basado en ideas desarrolladas en la teoría de sistemas a partir de factores humanos y enfocado al procesamiento de la información en psicología cognitiva. Como se muestra en esta figura, se supone que el almacenamiento y la recuperación de información juegan un papel importante en todos los aspectos del procesamiento de la información, desde la entrada hasta la salida.

El procesamiento de información involucra cuatro funciones básicas:

(1) sentir y recibir información como 'input' y evidencia sensorial,

(2) almacenamiento, codificación y registro de información en la memoria sensorial, a corto y largo plazo,

(3) procesamiento de información y toma de decisiones en la memoria de trabajo, y

(4) funciones de acción 'output' que controlan las respuestas manuales como presionar un botón o funciones motoras del habla utilizadas para controlar la articulación en la repetición de palabras y oraciones.

Un componente importante de este enfoque para el procesamiento de la información humana son los "procesos de control", procesos que un observador puede iniciar y controlar que rigen el contenido y el flujo de información en el sistema, como la atención.

Aunque el reconocimiento del habla y el procesamiento del lenguaje hablado parecen prácticamente continuos en un oyente con audición normal, el proceso de percepción del habla tiene un curso de tiempo durante el cual la información en la señal acústica es procesada por el oído y el cerebro. La información sensorial inicial en la señal del oído se transforma, reduce y elabora, y luego se pone en contacto con la información previa y el conocimiento lingüístico en la memoria a largo plazo. La síntesis de estos dos flujos de información (que combinan la codificación sensorial corriente arriba y el procesamiento predictivo corriente abajo) se utiliza para llevar a cabo una tarea de procesamiento de información o lograr un objetivo específico, como reconocer palabras o comprender el mensaje deseado del hablante. 

De acuerdo con este punto de vista, estos subsistemas centrales, que incluyen la memoria sensorial, la memoria de trabajo a corto plazo y la memoria a largo plazo, se consideran los componentes básicos de la cognición que proporcionan la infraestructura fundamental que respalda un reconocimiento de voz sólido y el procesamiento del lenguaje hablado bajo un amplia gama de condiciones adversas y desafiantes.

El enfoque de procesamiento de información para la cognición fue desarrollado por psicólogos cognitivos a fines de la década de 1960 y se basa en tres suposiciones teóricas principales que se pueden aplicar directamente a problemas en el reconocimiento del habla y el procesamiento del lenguaje hablado.

1. Primero, la percepción del habla no es inmediata. El procesamiento de la información, incluida la codificación neuronal de la señal filtrada a través del nervio auditivo hasta el cerebro para interactuar con la experiencia previa, lleva tiempo.
2. En segundo lugar, la información que se procesa está restringida por la capacidad limitada inherente del sistema de procesamiento, es decir, no toda la información que ingresa al sistema puede procesarse simultáneamente.
3. En tercer lugar, todos los aspectos del procesamiento cognitivo, que van desde la sensación hasta la percepción, el aprendizaje y el pensamiento complejo, involucran atención, almacenamiento de memoria y procesos de control neurocognitivo que codifican, almacenan y procesan aspectos seleccionados de la estimulación sensorial inicial.

Cada uno de los tres supuestos del enfoque de procesamiento de información para la cognición son dominios que son susceptibles de errores en la comunicación. Debido a que la percepción del habla no es inmediata, la velocidad a la que se procesa la información puede variar entre los oyentes. Si la señal no puede hacer contacto con la experiencia y el conocimiento previos en la memoria a largo plazo, la comprensión y la comprensión del lenguaje pueden verse significativamente comprometidas. Debido a que la capacidad del sistema de procesamiento de información es limitada, es posible que observemos una variabilidad sustancial en el esfuerzo de escucha y/o la percepción del habla en otras condiciones auditivas adversas, como escuchar a varios oradores, escuchar el habla en ruido o con el rumor de varios oradores, o escuchar un idioma extranjero. La capacidad limitada del sistema también se convierte en un factor importante cuando el esfuerzo auditivo aumenta debido a una calidad acústica deficiente o una audibilidad disminuida. 

La audiología clínica se ha basado en gran medida en el punto final, midiendo el reconocimiento del habla para evaluar los resultados del paciente, particularmente después de la amplificación con audífonos o implantes cocleares. Estas medidas, al igual que las de reconocimiento de voz monosilábica, brindan una imagen global del sistema de procesamiento de información completo, pero lo hacen sin reflejar las operaciones de procesamiento intermedias subyacentes realizadas por los subdominios del sistema. Por el contrario, las medidas de proceso que reflejan la integridad de los subprocesos centrales que operan durante el reconocimiento del habla pueden ser un área para futuras investigaciones e intervenciones en el campo de la audiología cognitiva. Ejemplos de medidas de proceso utilizadas en la investigación cognitiva incluyen: 1) medidas de la capacidad de la memoria de trabajo, 3) control inhibitorio, 4) escaneo y recuperación de la memoria a corto plazo, 5) velocidad de ensayo verbal, 6) velocidad de acceso léxico/fonológico y razonamiento fluido no verbal. Estas medidas de proceso adicionales buscan explicar, en lugar de solo describir, el reconocimiento y la percepción del habla al medir operaciones de procesamiento más complejas y de mayor nivel del sistema, como la comprensión del habla y la comprensión del lenguaje, en lugar de solo la audibilidad y la precisión del reconocimiento de palabras.

Este cambio de enfoque que va más allá de las medidas de audibilidad puede ayudar a los médicos a adoptar medidas centradas en el paciente que evalúen las fortalezas, debilidades e hitos cognitivos del paciente en relación con las puntuaciones normativas.

Se necesita más investigación y desarrollo de una batería de medidas de diagnóstico para identificar estas fortalezas y debilidades para una mayor intervención y/o rehabilitación auditiva. En audiología cognitiva, la rehabilitación auditiva no solo incluye mejorar la audibilidad, sino que también puede incluir estrategias de procesamiento que mejoren la atención, la inhibición, el control cognitivo y la memoria de trabajo, reducen el estrés y modifican los comportamientos y entornos auditivos, así como los dominios socioemocionales que son conocido por influir en el éxito de la comunicación.

Si bien el enfoque clínico tradicional de la audibilidad obviamente puede ayudar en el reconocimiento del habla, el enfoque novedoso de explorar los dominios de procesamiento de información adicionales propuestos por la audiología cognitiva puede permitir más áreas de intervención y rehabilitación auditiva al reconocer los estrechos vínculos entre el oído y el cerebro auditivo. Debido a que los servicios clínicos que se brindan a los pacientes pueden estar limitados por restricciones financieras y de tiempo, es necesario considerar más a fondo un protocolo diagnóstico para guiar de manera eficaz y eficiente la intervención individualizada que aborde las debilidades específicas con estrategias de comunicación adecuadas para complementar la audibilidad o el apoyo adicional con un enfoque de equipo interdisciplinario para ayudar a proporcionar una comunicación más rica y satisfactoria. 

Este cambio de enfoque del oído al cerebro también es consistente con el cambio de ver el habla como una señal auditiva, a reconocer que el habla es un evento multisensorial y multimodal.

Aunque el beneficio de la información visual en el reconocimiento del habla ya ha sido investigado, anteriormente no abordaron los beneficios significativos de la información visual para el reconocimiento del habla con señales auditivas degradadas como resultado de la pérdida auditiva. Aunque la audibilidad del habla es una de las modalidades básicas del habla, es solo un flujo de información integrado con otras modalidades sensoriales (es decir, procesamiento de información visual) para un reconocimiento del habla efectivo. 

En primer lugar, la investigación adicional dedicada a evaluar el reconocimiento de las propiedades extralingüísticas de las señales del habla proporcionaría más información sobre su procesamiento, ya que transmiten información importante sobre la identidad personal, el género, el dialecto regional y los estados físicos y mentales del hablante.

Este es un diagrama de la "analogía de la cuerda" del habla propuesta por primera vez por Abercrombie (1967), que ilustra la codificación de dos canales de información en el habla:

(1) el canal "lingüístico" que codifica y transporta información sobre los patrones de sonido, palabras y oraciones del idioma (derecha)

y (2) el canal "extralingüístico" que codifica información sobre la fuente de sonido vocal (izquierda).

Los canales lingüísticos y extralingüísticos del habla están estrechamente vinculados y entrelazados en la producción del habla, y numerosos estudios de percepción del habla han establecido que estos dos canales son paralelos. También se ha encontrado que la percepción de las propiedades extralingüísticas  del habla está estrechamente relacionada con el procesamiento del habla.

El desarrollo futuro de pruebas de percepción del habla perceptualmente sólidas para uso clínico que evalúen las propiedades extralingüísticas del habla puede ser útil clínicamente; ya se han hecho algunos esfuerzos en esta dirección con el desarrollo de PRESTO, la prueba de reconocimiento de oraciones en inglés Perceptually-Robust - Open Set. 

En segundo lugar, las evaluaciones del aprendizaje y la adaptación perceptivos que se producen cuando un oyente se familiariza con la voz de un hablante nuevo ampliarían nuestra comprensión actual de la percepción del habla y el enfoque del procesamiento de la información. Numerosos estudios han descubierto interacciones cercanas y dependencias entre el procesamiento de las propiedades extralingüísticas del habla asociadas con la voz del hablante y el análisis lingüístico del habla utilizado para reconocer palabras y comprender oraciones.

En tercer lugar, la investigación sobre la carga de trabajo mental y el esfuerzo de escucha utilizando técnicas novedosas como la pupilometría en escenarios de escucha en tiempo real, puede proporcionar más información sobre el uso efectivo de la capacidad total del sistema de procesamiento de información. La actividad cognitiva registrada por la dilatación de la pupila refleja operaciones de procesamiento más allá de la audición. Es posible que el trabajo adicional sobre nuevas medidas de proceso de la carga de trabajo mental no solo refleje la medida del producto de la precisión del reconocimiento del habla, sino también los mecanismos de procesamiento y el esfuerzo utilizados para completar la tarea. 

Las investigaciones futuras que investiguen el enfoque de procesamiento de la información, sus dominios y otras medidas neurocognitivas novedosas deberían proporcionar una base sólida para evaluaciones e intervenciones clínicas más personalizadas. Esta base puede respaldar la audibilidad junto con la cognición y los procesos comunes que funcionan juntos como parte de un sistema complejo de procesamiento de información que respalda el reconocimiento del habla y el procesamiento sólido del lenguaje hablado.

Cita de este artículo:  Herbert CJ, Pisoni DB. Procesamiento de la información y audiología cognitiva. Hearing Review. 2022;30(1):20-23.