Desenvolvimento auditivo na infância: protocolos padronizados e análise da Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS)
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Auditory development in childhood: standardized protocols and analysis using Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS)
Primeiro orientador
Membros da banca
Sheila Andreoli Balen
Sirley Alves da Silva Carvalho
Sirley Alves da Silva Carvalho
Resumo
Introdução: O desenvolvimento adequado da fala e da linguagem na infância depende da capacidade da criança em perceber e processar estímulos sonoros. Assim, a avaliação do desenvolvimento auditivo é essencial e deve considerar as características de cada criança e determinadas especificidades, incluindo o uso do implante coclear (IC). Técnicas como a Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS) têm ganhado espaço por permitirem a análise da ativação cortical em resposta a estímulos sonoros, oferecendo dados valiosos sobre a maturação auditiva. Objetivos: Caracterizar os métodos de avaliação do desenvolvimento auditivo em crianças a partir dos protocolos padronizados e das respostas corticais da Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS); buscando identificar quais são os métodos de avaliação da percepção auditiva comumente usados em crianças pequenas com IC e desenvolver e testar um protocolo baseado em Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS) para avaliar a resposta auditiva cortical em crianças menores de cinco anos. Métodos: O estudo consistiu em duas partes: (i) uma revisão de escopo desenvolvida de acordo com as recomendações do PRISMA-ScR e registrada na plataforma OSF, em que as buscas bibliográficas foram realizadas nas bases de dados MEDLINE via PubMed, LILACS via BVS, Web of Science, SciELO, Scopus, CINAHL via EBSCOHost; e (ii) um estudo descritivo e transversal realizado com 19 crianças normo-ouvintes com idade entre 12 e 54 meses, em que na coleta dos dados foi realizada a avaliação audiológica, a aplicação do LittlEARs® Auditory Questionnaire e o registro da resposta auditiva cortical por meio da fNIRS, que foi analisada por meio do MATLAB e HOMER2, focando nas concentrações de oxihemoglobina (HbO) e desoxihemoglobina (HbR). Resultados: Foram elaborados dois artigos independentes, intitulados: "Métodos para avaliação do desenvolvimento auditivo de crianças com implante coclear: revisão de escopo" e "Respostas corticais em crianças para diferentes estímulos auditivos: análise da Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS)”. No primeiro (i), foram encontrados 2.098 estudos, e após avaliação de elegibilidade foram incluídos 58 estudos. Apesar da variabilidade em relação à escolha da bateria e ficando a critério dos profissionais sua seleção, as escalas Meaningful Auditory Integration Scale/Infant-Toddler Meaningful Auditory Integration Scale (MAIS/IT-MAIS) – mais citada, Categories of Auditory Performance (CAP), Speech Intelligibility Rating Scale (SIR), Meaningful Use of Speech Scale (MUSS) e o questionário LittlEARs® Auditory Questionnaire (LEAQ) destacam-se como métodos consolidados na literatura. Os testes comportamentais Early Speech Perception (ESP), Listening in Progress (LiP) e Glendonald Auditory Screening Procedure (GASP) foram os mais utilizados. Quanto aos exames objetivos, a audiometria em campo livre permanece como o padrão-ouro, enquanto exames como o Potencial Evocado Auditivo Cortical (PEAC) e o Mismatch negative (MMN) têm ganhado espaço. A técnica Espectroscopia Funcional no Infravermelho Próximo (fNIRS) surge como uma alternativa viável, oferecendo uma abordagem complementar. No segundo (ii), foi elaborado um protocolo de estímulos auditivos (tom puro, International Speech Test Signal - ISTS e leitura de história infantil) para registro da fNIRS que mostrou-se viável, dado que foi possível captar as respostas da hemodinâmica cerebral a partir da sensibilidade aos estímulos auditivos, e houve ativação neural diferenciada para esses sinais. O tom puro apresentou ativação cortical mais difusa, desencadeando alteração da oxigenação nas regiões temporal, parietal, occipital e frontal, e o ISTS e a leitura de história apresentaram ativação bilateral e de regiões temporais, que são padrões esperados em resposta à fala. Apesar da variabilidade nos perfis de ativação de regiões corticais em resposta aos diferentes estímulos auditivos entre as crianças normo-ouvintes na HbO e na HbR, tais achados concentrou-se nas regiões temporais medial e posterior, indicando resultado a nível de grupo. Conclusão: A literatura científica destaca a importância dos instrumentos padronizados, tanto objetivos quanto comportamentais, para avaliação do desenvolvimento auditivo na infância e a inclusão da fNIRS nesse processo representa um avanço na compreensão da funcionalidade cerebral na recepção e interpretação dos estímulos sonoros. No entanto, é fundamental que os parâmetros de avaliação nas crianças normo-ouvintes sejam bem estabelecidos, para futuramente serem aplicados às crianças com perda auditiva.
Abstract
Introduction: Proper development of speech and language in childhood depends on the child’s ability to perceive and process auditory stimuli. Therefore, the assessment of auditory development is essential and must consider each child’s characteristics and specific factors, including the use of a cochlear implant (CI). Techniques such as Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) have gained relevance for enabling the analysis of cortical activation in response to auditory stimuli, offering valuable insights into auditory maturation. Objectives: To characterize auditory development assessment methods in children based on standardized protocols and cortical responses measured by fNIRS; to identify commonly used auditory perception evaluation methods in young children with CIs; and to develop and test a protocol based on fNIRS to assess cortical auditory responses in children under five years of age. Methods: The study consisted of two parts: (i) a scoping review conducted according to PRISMA-ScR guidelines and registered on the OSF platform, with literature searches performed in the following databases: MEDLINE via PubMed, LILACS via BVS, Web of Science, SciELO, Scopus, and CINAHL via EBSCOHost; and (ii) a descriptive cross-sectional study involving 19 normal-hearing children aged between 12 and 54 months. Data collection included audiological assessment, application of the LittlEARs® Auditory Questionnaire, and registration of cortical auditory responses using fNIRS. Data were analyzed using MATLAB and HOMER2, focusing on oxyhemoglobin (HbO) and deoxyhemoglobin (HbR) concentrations. Results: Two independent articles were developed: "Methods for Assessing Auditory Development in Children with Cochlear Implants: A Scoping Review" and "Cortical Responses in Children to Different Auditory Stimuli: An Analysis Using Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS)." In the first (i), 2,098 studies were identified, and 58 were included after eligibility screening. Despite variability in the choice of assessment batteries—often selected at the discretion of professionals—the following tools stood out as well-established in the literature: the Meaningful Auditory Integration Scale/Infant-Toddler Meaningful Auditory Integration Scale (MAIS/IT-MAIS), Categories of Auditory Performance (CAP), Speech Intelligibility Rating Scale (SIR), Meaningful Use of Speech Scale (MUSS), and LittlEARs® Auditory Questionnaire (LEAQ). Behavioral tests such as the Early Speech Perception (ESP), Listening in Progress (LiP), and Glendonald Auditory Screening Procedure (GASP) were among the most used. Regarding objective tests, free-field audiometry remains the gold standard, while tests such as the Cortical Auditory Evoked Potential (CAEP) and Mismatch Negative (MMN) are gaining prominence. fNIRS emerges as a viable and complementary approach. In the second article (ii), an auditory stimulus protocol (pure tone, International Speech Test Signal – ISTS, and children's story reading) was developed for fNIRS data collection. It proved feasible, as it captured cerebral hemodynamic responses to auditory stimuli, showing differentiated neural activation patterns for each type of signal. The pure tone elicited more diffuse cortical activation, with changes in oxygenation observed in the temporal, parietal, occipital, and frontal regions. Both the ISTS and story reading showed bilateral activation in the temporal regions, a typical pattern in response to speech. Although there was variability in cortical region activation patterns among normal-hearing children in both HbO and HbR responses, group-level results concentrated in the medial and posterior temporal regions. Conclusion: Scientific literature highlights the importance of standardized tools – both objective and behavioral – for assessing auditory development in early childhood. The inclusion of fNIRS in this process represents progress in understanding brain functionality in response to auditory stimuli. However, it is crucial to establish clear assessment parameters in normal-hearing children before applying them to children with hearing loss.
Assunto
Avaliação em Saúde, Audição, Implante Coclear, Espectroscopia de Luz Próxima ao Infravermelho, Percepção auditiva, Dissertação Acadêmica
Palavras-chave
Desenvolvimento auditivo, Avaliação, Implante coclear, Espectroscopia funcional no infravermelho próximo, Percepção auditiva