Aging-associated changes in auditory event-related potentials and their correlation to neuropsychological measures

Abstract

Ikääntymiseen liittyvät muutokset auditiivisissa herätevasteissa ja niiden yhteys neuropsykologisiin testeihin.

Ikääntyminen on yhteydessä muutoksiin sekä aistinvaraisessa prosessoinnissa että kognitiivisessa toiminnassa. Kognitiivisten ja aistinvaraisten tapahtumien hermostollista aktivaatiota aivoissa usein tutkitaan herätevasteilla elektroenkefalografiamenetelmällä. Vaikka äänien prosessointia ja sen yhteyttä kognitiivisiin kykyihin on aikaisemmin tutkittu, nuorten ja ikääntyneiden vertailua käsittäviä tutkimuksia on hyvin vähän. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin herätevasteita auditiivisiin ärsykkeisiin ja kognitiivisia testejä nuorilla (N = 41) ja ikääntyneillä (N = 43) osallistujilla. Tutkimus hyödynsi poikkeavuusnegatiivisuutta, joka on muistipohjainen vaste automaattiseen muutoksenhavaitsemiseen. Poikkeavuusnegatiivisuutta käytettiin mitattaessa aivojen kykyä havaita muutoksia äänitaajuuksissa, ja oletettiin, että ikääntyneillä voimakkuuden muutokset viittaisivat kognitiiviseen heikkenemiseen. Kuuloaistiin liittyvää poikkeavuusnegatiivisuutta tutkittiin koeasetelmassa, jossa tutkittava ei kiinnittänyt huomiota ääniärsykkeisiin ja osa ärsykkeistä oli poikkeavia taajuudeltaan. Usein esitetyt toistuvat ärsykkeet korvattiin harvoin ja satunnaisesti taajuudeltaan poikkeavilla ärsykkeillä. Kuten oletettiin, esitetyt ärsykkeet saivat aikaan poikkeavuusnegatiivisuusvasteita ja tarkkaavuuteen liittyviä P2-vasteita. Sekä poikkeavuusnegatiivisuusvasteet että P2-vasteet ääniin olivat ikääntyneillä matalampia voimakkuudeltaan verrattuna nuoriin. Myös, ikääntyneiden kognitiivisten testien tuloksia verrattiin heidän poikkeavuusnegatiivisuusvasteiden voimakkuuksiin. Voimakkaimmat korrelaatiot olivat Stroop-testissä tehtyjen virheiden ja poikkeavuusnegatiivisuuden välillä. Löydökset viittaavat siihen, että kognitiivinen heikkeneminen on yleistä myös terveillä, tyypillisesti ikääntyvillä.

Aging is related to changes in both sensory processing and cognitive functioning. The neural activation of cognitive and sensory processes in the brain is often investigated with event-related potentials (ERP) elicited in electroencephalography (EEG). Whereas auditory processing as measured by ERPs and its relationship to cognitive abilities has been studied, there are only few investigations comparing young and elderly adults. To this end, ERPs to auditory stimuli and a set of cognitive tests were examined in young (N = 41) and elderly (N = 43) participants. The study employed the oddball stimulus paradigm in which the mismatch negativity (MMN), a memory-based response to automatic change detection is elicited. Here MMN was applied to measure brain’s ability to detect changes in sound frequency and it was assumed that amplitude modulation of the MMN in the group of elderly would indicate the cognitive decline in this group. Auditory MMN was investigated in a passive oddball paradigm in which frequently presented standard tones were rarely and randomly replaced by a deviant tone of different frequency. As expected, the stimuli evoked MMN and an attention-related P2 response. Both MMN and P2 responses were attenuated in aged compared to young. Additionally, the ERPs and cognitive test scores were correlated in the group of elderly participants. The strongest correlations were between errors made in the Stroop task and MMN. The results suggest that cognitive decline is prevalent also in healthy, normal aging.