Cochlear implant (CI) devices afford many profoundly deaf individuals worldwide partially restored hearing ability. Although CI users achieve remarkable speech perception with contemporary multichannel CI devices, their music perception ability is generally unsatisfactory. Improved CI-mediated music perception ability requires that the underlying constraints hindering processing of music-relevant information need to be identified and understood. This study puts forward a systematic approach, informed by the neurocognitive mechanisms underlying music perception in normal hearing (NH), for investigating implant-mediated music perception. Psychoacoustical experiments were used to explore the extent to which music-relevant information delivered to the central auditory system following peripheral electrical stimulation supports music perception. Task-specific stimuli and test procedures were developed to assess perception of pitch, rhythm and loudness information, both as separate and in combined form, in sound-field listening conditions. CI users’ unsuccessful judgement of the musical character of short, novel single-voice melodies suggests that insufficient information reaches the central auditory processing system to effect a unified musical percept. This is despite sound field frequency discrimination behaviour being better than had been expected and rhythm perception ability with regard to short tone sequences of varying pitch and rhythmic complexity being comparable to that of NH listeners. CI listeners also performed similarly to NH listeners during pitch-dependent loudness perception tasks. Within the framework of a hierarchical, modular processing system underlying music perception, it appears that early pitch processing deficits propagate throughout the music processing system to exert an overriding inhibitory perceptual effect. The outcomes of this study not only underline the importance of delivering sufficient pitch information to the electrically stimulated auditory system but also show that music perception in CI-mediated hearing should be investigated and understood as the outcome of an integrated perceptual system. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2011. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / Unrestricted

Hintergrund: Mangelnde Krankheitseinsicht bei Schizophrenie ist ein verbreitetes Phänomen, dessen Zusammenhänge mit Outcome-Maßen wie Krankheitsverlauf, Funktionsniveau und Lebensqualität vielfach belegt sind. Trotz vieler unterschiedlicher Ansätze zur Erklärung der Entstehung von Krankheitseinsicht ist sie bisher nur unzureichend verstanden. Obwohl angenommen wird, dass verschiedene Faktoren wie kognitive und motivationale Voraussetzungen Einsicht limitieren können, stehen die Identifikation von spezifischen Einflussgrößen sowie die empirische Überprüfung distinkter Prozesse und deren Wirkgefüges aus. Die Integration unterschiedlicher Ansätze in mehrfaktorielle Modelle, wie Startup (1996) nahe legt, gilt als vielversprechend. Diese sollten insbesondere vermutete motivationale Einflussgrößen enthalten, die bisher nur unzulänglich berücksichtigt wurden. Methoden: Es wurden drei empirische Studien zur Überprüfung und Erweiterung des multifaktoriellen Ansatzes von Startup (1996) zur Erklärung mangelnder Krankheitseinsicht (G12 aus der Positive and Negative Syndrome Scale [PANSS]: Kay, Fiszbein & Opler, 1987) durchgeführt. An großen heterogenen Stichproben (N = 248; N = 111; N = 95) wurden zunächst das Regressionsmodell nach Startup (1996) sowie die dort implizierten Einsichts-subtypen überprüft. Zweitens wurden zur Vorhersage von Einsicht (Scale to Assess Unawareness of Mental Disorder [SUMD]: Amador & Strauss, 1990) schrittweise soziodemographische, klinische (PANSS) und kognitive Maße (Wisconsin Card Sorting Test [WCST]: Heaton, Chelune, Talley, Kay & Curtiss, 1993) sowie Stigmatisierung (Self-Stigma of Mental Illness Scale [SSMIS]: Corrigan, Watson & Barr, 2006) als ein Maß motivational relevanter Einflüsse in ein multiples Regressionsmodell eingefügt. Zur Charakterisierung unterschiedlicher Einsichts-Subgruppen wurden diese drittens anhand von soziodemographischen, klinischen und kognitiven Variablen sowie zusätzlich durch subjektive Krankheitskonzepte (Illness Perception Questionnaire for Schizophrenia [IPQS]: Lobban, Barrowclough & Jones, 2005) vorhergesagt. Ergebnisse: Der von Startup (1996) berichtete kurvilineare Zusammenhang zwischen Einsicht und Neurokognition wurde regressionsanalytisch bestätigt. Die Varianzaufklärung der Einsicht durch neurokognitive Maße fiel jedoch eher gering (R2 = .052) aus. Durch das Hinzufügen einer Stigmatisierungsvariable (Zustimmung der Patienten zu negativen schizophreniespezifischen Stereotypen) in das Regressionsmodell wurde die Varianzaufklärung signifikant, aber schwach verbessert (ΔR2 = .049). Je mehr die Patienten den negativen Stereotypen zustimmten, desto uneinsichtiger waren sie. Es konnten außerdem drei Einsichtssubgruppen identifiziert werden: eine Gruppe ohne Einsichts- und Kognitionseinschränkungen, eine mit Defiziten in beiden Bereichen und eine Gruppe, die trotz intakten kognitiven Vermögens mangelnde Einsicht vorwies (17 - 30 %). Zur multinomialen Vorher-sage der letztgenannten Subgruppe trugen insbesondere die subjektiven Bewertungen zur Kontrollierbarkeit und zur eigenen emotionalen Reaktion signifikant bei (R²N = .56). Patienten, die die eigene Erkrankung für weniger kontrollierbar und stärker emotional relevant hielten, hatten niedrigere Einsichts-Scores. Diskussion: Die vorliegende Arbeit gilt als Beleg für die Existenz unterschiedlicher einsichtslimitierender Prozesse und ergänzt damit bisherige, überwiegend monokausale Ansätze zur Erklärung der Genese mangelnder Krankheitseinsicht. Die Bedeutung kognitiver Defizite scheint für einen Teil der Patienten evident. Darüber hinaus wurde für einen substantiellen Anteil an Patienten auch die Annahme motivierter Uneinsichtigkeit gestützt. Erstmalig wurden spezifisch mit motivational reduzierter Einsicht assoziierte Faktoren aufgedeckt: die stärkere Zustimmung zu negativen Stereotypen als Hinweis auf Stigmatisierungsprozesse, geringere wahrgenommene Kontrollierbarkeit der eigenen Erkrankung und eine stärkere emotionale Reaktion auf die Erkrankung. Es wird angenommen, dass verringerte Einsicht die Bedeutung dieser negativen Kognitionen (z. B. zur Kontrollierbarkeit, zur emotionalen Bedeutung oder zu Stereotypen wie Gewalttätigkeit) reduzieren kann, da diese wegen der Uneinsichtigkeit nicht auf die eigene Person übertragen werden. Der Mangel an Einsicht könnte daher auch einen Selbstschutz darstellen. In Bezug auf therapeutische Interventionen erscheinen kognitive Trainings folglich nur für einige Patienten sinnvoll, während für andere eher motivierende und an den subjektiven Einstellungen und Bewertungen ansetzende Behandlungsmaßnahmen zu berücksichtigen sind. Dafür bieten sich insbesondere moderne kognitiv-verhaltenstherapeutische Behandlungsansätze wie Motivational Interviewing oder Methoden der kognitiven Umstrukturierung an. Die Entwicklung und Integration einsichtsspezifischer Interventionen, für die aus der vorliegenden Arbeit Ansatzpunkte ableitbar sind, wird darüber hinaus empfohlen.

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Acute sleep loss may lead to elevated fatigue, decreased energy, and diminished cognitive performance. Traditionally, sleep extension is used to restore mood and cognitive function to baseline levels following insufficient sleep, yet this method may not be feasible or preferred. Acute exercise may serve as an affordable and relatively safe intervention to reduce detriments to daytime functioning following sleep loss. The primary purpose of this study was to examine the effects of moderate-intensity aerobic exercise on neurocognitive function following acute sleep restriction. A secondary aim was to examine the effects of exercise in subjective reports of fatigue, energy, and sleepiness following acute sleep restriction. Fifty-six participants, matched by sex, age, and chronotype, were randomly assigned to either an exercise (EX) or seated control (SC) condition. Following a 4-hour sleep restriction protocol, participants completed the oddball paradigm before and after 20 minutes of exercise or stationary sitting. P3 amplitude and latency, arousal, sleepiness, energy, and fatigue were assessed during the experiment. After controlling for pre-test differences, P3 latency was significantly faster following exercise relative to the control group. No significant P3 amplitude differences were observed between conditions. The EX group displayed significant improvements in arousal, sleepiness, energy, and fatigue compared to the SC group. Findings suggest that 20 minutes of moderate-intensity aerobic exercise following acute sleep restriction may improve cognitive processing speeds, as well as improve arousal, sleepiness, energy, and fatigue.

Objective: Lack of insight into illness is common in patients with schizophrenia diagnoses. It is supposed to reflect deficits of executive functioning that are frequently assessed with the Wisconsin Card Sorting Test. Studies on the remediability of WCST deficits in schizophrenia, however, raise doubts about its construct validity and suggest the use of a dynamic pretest-training-posttest paradigm (WCSTdyn) and single-case analysis (Reliable Change Index, RCI) in studies on insight. Moreover, a multifactorial etiology with neurocognitive and motivational factors, as suggested by Startup's (1996) model, has to be taken into consideration. The model hypothesizes a quadratic function of the relationship between insight and cognition, which means that both cognitively impaired and cognitively intact patients with low insight are to be expected. Method: Three interrelated studies on WCSTdyn and insight were conducted. In study 1, the split-half reliability of the WCST-128 was investigated in a non-psychiatric sample (N = 110). Study 2 compared different RCI single-case tests of significance of intraindividual change on data from N = 400 patients with schizophrenia diagnoses. Furthermore, a typology with three homogenous subgroups was developed and first steps toward an external validation were taken. In study 3, the three types of test-takers were compared on two measures of insight (Item G12 of the Positive and Negative Syndrome Scale [PANSS]; Osnabrueck Scale of Therapeutic Attitudes and Identification of Psychological Problems in Schizophrenia [OSSTI]). The model by STARTUP (1996) was tested by means of regression and cluster analyses including scales on coping (Freiburg Questionnaire of Coping with Illness, FKV: MUTHNY, 1989) and defensiveness (Eppendorf Schizophrenia Inventory, ESI-FR: MAß, 2001; N = 85). Results: The WCST-64 was sufficiently stable (r_tt = .70 [Total Number Correct]). Concordances of different RCI methods were high (kappa = .72 - .90). 45 % of the sample consisted of high scorers, in 43 % a low initial score could be normalized by a short training intervention (learners), and in only 12 % of the sample the WCST deficits were not amenable to training (nonlearners). Insight of nonlearners was significantly reduced (G12: g = 0,45). Finally, three clusters were identified with configurations of insight and WCSTdyn scores consistent with the prediction by STARTUP (1996). Patients with intact neurocognition but low insight responded in a significantly more defensive manner (g = 0,38). They did not differ in self-rated coping, however. A quadratic relationship could not be confirmed. Conclusion: The RCI-based performance typology developed in studies 1 and 2 is a universally applicable analytic tool for future studies on insight-limiting neurocognitive deficits with the WCSTdyn. Results from study 3 point in the direction of a multifactorial etiology of lack of insight in schizophrenia with differential contributions of neurocognitive deficits (e.g., interference control) and defensiveness.

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