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. 2015 Oct;35(4):249-57.

Musical training software for children with cochlear implants

W Di Nardo  1 , L Schinaia  1 , R Anzivino  1 , E De Corso  1 , A Ciacciarelli  1 , G Paludetti  1
Affiliations

Musical training software for children with cochlear implants

W Di Nardo et al. Acta Otorhinolaryngol Ital. 2015 Oct.

Abstract
in English, Italian

Although the voice in a free field has an excellent recruitment by a cochlear implant (CI), the situation is different for music because it is a much more complex process, where perceiving the pitch discrimination becomes important to appreciate it. The aim of this study is to determine the music perception abilities among children with Cis and to verify the benefit of a training period for specific musical frequency discrimination. Our main goals were to prepare a computer tool for pitch discrimination training and to assess musical improvements. Ten children, aged between 5 and 12 years, with optimal phoneme recognition in quiet and with no disabilities associated with deafness, were selected to join the training. Each patient received, before training period, two types of exams: a pitch discrimination test, consisting of discovering if two notes were different or not; and a music test consisting of two identification tasks (melodic and full version) of one music-item among 5 popular childhood songs. After assessment, a music training software was designed and utilised individually at home for a period of six months. The results following complete training showed significantly higher performance in the task of frequency discrimination. After a proper musical training identification, frequency discrimination performance was significantly higher (p < 0.001). The same considerations can be made in the identification of the songs presented in their melodic (p = 0.0151) and full songs version (p = 0.0071). Cases where children did not reach the most difficult level may be due to insufficient time devoted to training (ideal time estimated at 2-3 hours per week). In conclusion, this study shows that is possible to assess musical enhancement and to achieve improvements in frequency discrimination, following pitch discrimination training.

Gli attuali impianti cocleari forniscono buoni segnali temporali e grossolane indicazioni spettrali. In generale queste proprietà sono sufficienti per la percezione di un discorso in condizioni di quiete e per l'acquisizione del linguaggio nei bambini piccoli. Tuttavia esse risultano essere inadeguate per la trasmissione della moltitudine di pitch della musica. Lo studio si propone come obiettivi la determinazione delle abilità di percezione della musica nei bambini portatori di impianto cocleare e la verifica dei benefici di un periodo di training musicale specifico per la discriminazione frequenziale. In particolare abbiamo proposto un allenamento alla discriminazione delle note musicali, secondo un metodo da noi sviluppato attraverso un supporto computerizzato. Sono stati inclusi nello studio 10 bambini portatori di impianto cocleare di età compresa tra i 5 e i 12 anni senza disabilità associate alla sordità. Tutti i soggetti avevano un'ottima comprensione dei fonemi in ambiente silenzioso. Ogni paziente nel periodo precedente al Training è stato sottoposto a due tipi di esame: un test di discriminazione del pitch, che consiste nel riuscire ad identificare come differenti due note musicali pur in condizioni di crescente difficoltà (da 1 ottava ad 1 semitono), e un Music Test costituito da due prove di identificazione, Melodica e Strumentale completa. Il materiale del Music Test era costituito dai 5 canzoni popolari per l'infanzia, sintetizzate con il software Finale 2008™ (Makemusic Inc. Eden Prairie, MN). I brani, ciascuno della durata di 30 secondi, erano simili per il ritmo e venivano presentati in due modalità differenti: una versione melodica suonata al pianoforte senza accompagnamento orchestrale e parole cantate, ed una versione completa della canzone, che include l'accompagnamento dell'orchestra e le parole cantate. Il Training consisteva in un allenamento guidato da un programma che veniva fornito su supporto informatico ad ogni paziente, della durata di 6 mesi con allenamento almeno bisettimanale. I risultati ottenuti evidenziano che tutti i bambini sono migliorati nel training di discriminazione frequenziale (p < 0,0001). Per eliminare la possibilità che questo progresso potesse essere dovuto al caso o ad altri fattori si è applicata un'analisi statistica t-Student ad una coda per dati appaiati per verificarne la significatività. Le prestazioni al test di identificazione di item musicali sia nella versione melodica che in quella completa sono risultate significativamente superiori al livello casuale con un p < 0,05. I risultati ottenuti mostrano performance significativamente superiori nel compito di discriminazione frequenziale successivamente all'esecuzione del Training. Infatti prima del training 2 bambini si posizionavano al 1° livello (discriminazione frequenziale di 12 semitoni), 3 bambini al 2° livello (discriminazione frequenziale di 10 semitoni), 4 bambini al 3° livello (discriminazione frequenziale di 8 semitoni) e 1 bambino al 5° livello (discriminazione frequenziale di 4 semitoni), mentre dopo il training, 2 bambini si collocavano uno al 4° e uno al 5° livello, 5 bambini al 6° livello e i restanti 3 bambini al 7° ed ultimo livello. Dal nostro studio emerge quindi come sia possibile, in seguito ad un allenamento specifico con materiale dedicato, ottenere dei significativi miglioramenti nella discriminazione frequenziale permettendo anche ai soggetti impiantati di apprezzare meglio il mondo della musica.

Keywords: Children; Cochlear implants; Music Test battery; Music perception; Speech perception.

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Figures

Fig. 1a-b.
Fig. 1a-b.
Distribution of frequency bands of the strategy encodes. Histogram shows the distribution of frequency bandwidths on each electrode, which is in proportion to the cochlear tonotopicity following the placement of the electrodes. The second curve represents the frequency range transduced by the implant according to the distribution of the bands set in the histogram. Data were extrapolated from the stimulation of the mapping software of the processor for each patient. In this case, it shows the frequency distribution of patient C1.
Fig. 1a-b.
Fig. 1a-b.
Distribution of frequency bands of the strategy encodes. Histogram shows the distribution of frequency bandwidths on each electrode, which is in proportion to the cochlear tonotopicity following the placement of the electrodes. The second curve represents the frequency range transduced by the implant according to the distribution of the bands set in the histogram. Data were extrapolated from the stimulation of the mapping software of the processor for each patient. In this case, it shows the frequency distribution of patient C1.
Fig. 2.
Fig. 2.
Comparison between overall scores before and after musical training in the music test. We checked the validity of the melody and full version test, on 10 normal hearing patients, all of whom scored between 95 and 100%.
Fig. 3.
Fig. 3.
Box plot of results: The box-plot represents the distribution of levels, of the MPD test, achieved by patient, before and after musical training (p < 0.0001).
Fig. 4.
Fig. 4.
Comparison between scores before and after musical training in the MPD test. We checked the validity of music training program, based on the MPD test, on 10 normal hearing patients, all of whom achieved the 7th level without any problem.
Fig. 5a-b.
Fig. 5a-b.
Music Test – Melodic version: representation of preand post-training score mean, in comparison with normal hearing subjects. The box-plot shows the distribution of score (p = 0.0151).
Fig. 5a-b.
Fig. 5a-b.
Music Test – Melodic version: representation of preand post-training score mean, in comparison with normal hearing subjects. The box-plot shows the distribution of score (p = 0.0151).
Fig. 6a-b.
Fig. 6a-b.
Music Test – Full songs version: representation of pre- and post-training score mean, in comparison with normal hearing subjects. The box-plot shows the distribution of score. (p = 0.0071).
Fig. 6a-b.
Fig. 6a-b.
Music Test – Full songs version: representation of pre- and post-training score mean, in comparison with normal hearing subjects. The box-plot shows the distribution of score. (p = 0.0071).
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References

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