Dynamics of a temporo-fronto-parietal network during sustained spatial or spectral auditory processing.

International audienceAnimal and human studies have suggested that posterior temporal, parietal, and frontal regions are specifically involved in auditory spatial (location and motion) processing, forming a putative dorsal "where" pathway. We used scalp EEG and current density mapping to investigate the dynamics of this network in human subjects presented with a varying acoustic stream in a two-factor paradigm: spatial versus pitch variations, focused versus diverted attention. The main findings were: (i) a temporo-parieto-frontal network was activated during the whole duration of the stream in all conditions and modulated by attention; (ii) the left superior temporal cortex was the only region showing different activations for pitch and spatial variations. Therefore, parietal and frontal regions would be involved in task-related processes (attention and motor preparation), whereas the differential processing of acoustic spatial and object-related features seems to take place at the temporal level

Oszillatorische Gamma-Band-Aktivität bei der Verarbeitung auditorischer Reize im Kurzzeitgedächtnis im MEG

Recent studies have suggested an important role of cortical gamma oscillatory activity (30-100 Hz) as a correlate of encoding, maintaining and retrieving auditory, visual or tactile information in and from memory. It was shown that these cortical stimulus representations were modulated by attention processes. Gamma-band activity (GBA) occurred as an induced response peaking at approximately 200-300 ms after stimulus presentation. Induced cortical responses appear as non-phase-locked activity and are assumed to reflect active cortical processing rather than passive perception. Induced GBA peaking 200-300 ms after stimulus presentation has been assumed to reflect differences between experimental conditions containing various stimuli. By contrast, the relationship between specific oscillatory signals and the representation of individual stimuli has remained unclear. The present study aimed at the identification of such stimulus-specific gamma-band components. We used magnetoencephalography (MEG) to assess gamma activity during an auditory spatial delayed matching-to-sample task. 28 healthy adults were assigned to one of two groups R and L who were presented with only right- or left-lateralized sounds, respectively. Two sample stimuli S1 with lateralization angles of either 15° or 45° deviation from the midsagittal plane were used in each group. Participants had to memorize the lateralization angle of S1 and compare it to a second lateralized sound S2 presented after an 800-ms delay phase. S2 either had the same or a different lateralization angle as S1. After the presentation of S2, subjects had to indicate whether S1 and S2 matched or not. Statistical probability mapping was applied to the signals at sensor level to identify spectral amplitude differences between 15° and 45° stimuli. We found distinct gamma-band components reflecting each sample stimulus with center frequencies ranging between 59 and 72 Hz in different sensors over parieto-occipital cortex contralateral to the side of stimulation. These oscillations showed maximal spectral amplitudes during the middle 200-300 ms of the delay phase and decreased again towards its end. Additionally, we investigated correlations between the activation strength of the gamma-band components and memory task performance. The magnitude of differentiation between oscillatory components representing 'preferred' and 'nonpreferred' stimuli during the final 100 ms of the delay phase correlated positively with task performance. These findings suggest that the observed gamma-band components reflect the activity of neuronal networks tuned to specific auditory spatial stimulus features. The activation of these networks seems to contribute to the maintenance of task-relevant information in short-term memory.Ergebnisse aus aktuellen Studien legen nahe, dass kortikale oszillatorische Aktivität im Gamma-Bereich (30-100 Hz) eine wichtige Rolle für verschiedene kognitive Prozesse spielt. Dazu zählen das Kodieren, die Aufrechterhaltung und der Abruf auditorischer, visueller oder taktiler Informationen in das bzw. aus dem Gedächtnis. Es konnte gezeigt werden, dass diese kortikale Aktivität durch Aufmerksamkeitsprozesse beeinflusst wird. Gamma-Aktivität trat bei vorangegangenen Untersuchungen als induzierte Antwort ca. 200-300 ms nach Stimuluspräsentation auf. Es wird angenommen, dass diese nicht phasengebundenen kortikalen Reizantworten aktive kortikale Verarbeitungs-prozesse widerspiegeln. In früheren Studien wurde induzierte Gamma-Aktivität während der Aufrechterhaltung von Stimulusinformationen über Regionen gefunden, die an der Verarbeitung aufgabenrelevanter Reizmerkmale beteiligt sind. Diese Antworten im Gamma-Bereich spiegelten Unterschiede zwischen verschieden experimentellen Bedingungen wider, jedoch ist wenig über die Repräsentation spezifischer Stimuluseigenschaften durch Gamma-Aktivität bekannt. Mit der vorliegenden Studie haben wir versucht, solche stimulus spezifischen Gamma-Komponenten zu untersuchen. Dafür verwendeten wir Magnetenzephalographie (MEG) und eine auditorische räumliche “delayed matching-to-sample“ Aufgabe. 28 gesunde Erwachsene wurden dabei zwei verschiedenen Gruppen zugeordnet. Gruppe R bekam rechtslateralisierte Stimuli präsentiert, während diese in Gruppe L linkslateralisiert waren. Dabei unterschieden sich die Reize nur in ihrer räumlichen Charakteristik, die Klangmuster blieben unverändert. In beiden Gruppen wurden zwei Beispielstimuli S1 mit Lateralisierungswinkeln von 15° bzw. 45° verwendet. Die Probanden mussten sich den Lateralisierungswinkel von S1 merken und anschließend mit einem zweiten Stimulus S2, der nach einer Verzögerungsphase von 800 ms präsentiert wurde, vergleichen. S2 hatte dabei entweder den gleichen Lateralisierungswinkel wie S1, oder unterschied sich darin von dem ersten Stimulus. Nach der Präsentation von S2 mussten die Probanden signalisieren, ob die Lateralisierungswinkel der beiden Stimuli übereinstimmten oder nicht. Die Signale der einzelnen Sensoren wurden mit einem statistischen Wahrscheinlichkeitsmapping untersucht. Dabei wollten wir Unterschiede in der spektralen Amplitude für Stimuli mit 15° bzw. 45° Lateralisierungswinkel identifizieren. Wir konnten spezifische Gamma-Aktivität für alle Beispielstimuli nachweisen. Die Signale wurden im Bereich von 59-72 Hz gefunden und waren über dem parieto-okzipitalen Kortex jeweils kontralateral zur stimulierten Seite lokalisiert. Die maximalen Spektralamplituden dieser Oszillationen traten während der mittleren 200-300 ms der Verzögerungsphase auf und nahmen zu ihrem Ende hin ab. Zusätzlich haben wir Korrelationen zwischen der Aktivierungsstärke der Gamma-Komponenten und dem Abschneiden bei der Gedächtnisaufgabe untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Unterschied der oszillatorischen Antworten auf bevorzugte und nicht-bevorzugte Stimuli während der letzten 100 ms der Verzögerungsphase positiv mit der Leistung in der Gedächtnisaufgabe korrelierte. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die beobachteten Gamma Komponenten die Aktivität neuronaler Netzwerke, die auf die Verarbeitung räumlicher auditorischer Information spezialisiert sind, widerspiegeln. Die Aktivierung dieser Netzwerke scheint zur Aufrechterhaltung aufgabenbezogener Information im Kurzzeitgedächtnis beizutragen

Cortical mechanisms underlying auditory spatial and non-spatial selective attention

Despite the importance of auditory selective attention in everyday communication, the cortical mechanisms underlying the amazing ability of human brain to focus on a sound stimulus and suppress others are not well understood. Recent studies have led to the hypothesis that alpha band oscillation (8-14Hz) is a neural signature of multimodal spatial attention. Research in multiple sensory domains has shown that alpha synchronizes in the hemisphere contralateral to unattended stimuli and desynchronizes on the hemisphere contralateral to attended stimuli, suggesting it is a marker of an inhibition process for filtering out unattended stimuli. However, further research is needed to understand the possible functional role of these alpha oscillations as well as their correlation with other cortical activity. Moreover, it is not clear whether different forms of auditory attention employ different cortical mechanisms, mediated through different brain networks. This study aims to combine brain stimulation methods (transcranial Direct/Alternative Current Stimulation) with electrophysiological measurements of electroencephalography (EEG) to measure and interpret the underlying cortical activity during different forms of auditory selective attention. More specifically, there are four studies, each of which employs behavioral tasks to test specific hypotheses. First, we studied alpha oscillatory activity during auditory spatial attention. Second, we compared and contrast cortical activity during auditory spatial and non-spatial attention. Third, we used brain stimulation to see if we can show a causal relationship between alpha oscillation and selective auditory attention performance. Lastly, we applied the existing results on alpha power to use it as a quantitative biomarker to indicate the level of spatial attention network engagement. Our results contributed to the growing body of knowledge about how the brain employs auditory selective attention for effective communication.2021-06-04T00:00:00

Using fMRI to investigate speech-stream segregation and auditory attention in healthy adults and patients with memory complaints

Poor memory for recent conversations is the commonest presenting symptom in patients attending a cognitive neurology clinic. They also frequently have greater difficulty following and remembering conversations in the presence of background noise and/or unattended speech. While the ability to participate in and recall conversations depends on several cognitive functions (language-processing, attention, episodic and working memory), without the ability to perform auditory scene analysis, and more specifically speech-stream segregation, recall of verbal information will be impaired as a consequence of poor initial registration, over and above impaired encoding and subsequent retrieval. This thesis investigated auditory attention and speech-stream segregation in healthy participants (‘controls’) and patients presenting with ‘poor memory’, particularly a complaint of difficulty remembering recent verbal information. Although this resulted in the recruitment of many patients with possible or probable Alzheimer’s disease, it also included patients with mild cognitive impairment (MCI) of uncertain aetiology and a few with depression. Functional MRI data revealed brain activity involved in attention, working memory and speech-stream segregation as participants attended to a speaker in the absence and presence of background speech. The study on controls demonstrated that the right anterior insula, adjacent frontal operculum, left planum temporale and precuneus were more active when the attended speaker was partially masked by unattended speech. Analyses also revealed a central role for a right hemisphere system for successful attentive listening, a system that was not modulated by administration of a central cholinesterase inhibitor. Therefore, this study identified non-auditory higher-order regions in speech-stream segregation, and the demands on a right hemisphere system during attentive listening. Administration of a central cholinesterase inhibitor did not identify any benefit in the present patient group. However, my research has identified systems that might be therapeutic targets when attempting to modulate auditory attention and speech-stream segregation in patients with neurodegenerative disease.Open Acces

Magnetenzephalographie-Studien zu antizipatorischen Aktivitäten im auditorischen Kurzzeitgedächtnis

Die aktuelle neurowissenschaftliche Forschung legt nahe, dass die kortikale Verarbeitung akustischer Sinneseindrücke über getrennte Verarbeitungspfade verläuft, die als ventraler „Was“- und dorsaler „Wo“-Pfad bezeichnet werden. Spektral-auditorische Muster-Informationen werden dabei in ventralen bzw. inferior-frontalen und anterior-temporalen Hirnregionen verarbeitet, wohingegen die auditorisch-räumliche Informationsverarbeitung in dorsalen bzw. posterior-parietalen und superior-frontalen Kortexregionen stattfinden soll. Bei der Aufrechterhaltung akustischer Informationen im auditorischen Kurzzeitgedächtnis scheinen zusätzlich zu den genannten Regionen frontal-exekutive Netzwerke eine wichtige Rolle zu spielen. Kognitive Prozesse der Wahrnehmung und Gedächtnisbildung wurden in der Vergangenheit häufig mit hochfrequenten Oszillationen im Bereich des Gammabandes (> 30 Hz) in Verbindung gebracht. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass kortikale Oszillationen durch Aufmerksamkeitsprozesse moduliert und beeinflusst werden. Ebenso könnte die Gammabandaktivität (GBA) bei Vorbereitungsprozessen, bzw. während Zuständen der Erwartungshaltung, eine funktionelle Rolle auf der kortikalen Ebene spielen. Dieses Phänomen wird zurzeit durch zahlreiche kognitive Studien untersucht und konnte auch bereits in früheren auditorischen Kurzzeitgedächtnisstudien der Arbeitsgruppe beobachtet werden. Hierbei hatten die Probanden die Aufgabe, zwei aufeinanderfolgende akustische Stimuli (Merkreiz und Testreiz) miteinander zu vergleichen, die durch zeitlich variable Behaltensphasen voneinander getrennt waren. Unabhängig von der Länge der Behaltensphase zeigte sich eine erhöhte oszillatorische GBA, die etwa ~450 ms vor der Darbietung des Testreizes ihr Maximum erreichte. Dieser Befund ließ vermuten, dass der dem Testreiz vorgelagerte Anstieg der GBA als aufgabenrelevante Voraktivierung dienen könnte, die in Antizipation des Testreizes auftritt. Möglicherweise könnten antizipatorische Aktivitäten auch bereits im Vorfeld des Merkreizes zu verzeichnen sein, wenn die Probanden vorab darüber in Kenntnis gesetzt werden, welche Aufgabe sie bearbeiten sollen. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurde in der vorliegenden Dissertation zum auditorischen Kurzzeitgedächtnis mit Hilfe von aufgabenbezogenen Hinweisreizen eine Erwartungshaltung im Vorfeld der jeweiligen Aufgabe induziert. Auf diese Weise sollte der Frage nachgegangen werden, ob es antizipatorische oszillatorische Signale gibt, die während der Vorbereitung auf eine auditorische Aufgabe spezifisch für die Art der zu leistenden Verarbeitung auftreten. Hierfür wurde bei gesunden Probanden die Gehirnaktivität mittels Magnetenzephalographie (MEG) aufgezeichnet. Um zu untersuchen, ob auch antizipatorische Aktivitäten gemäß der auditorischen „Was“- und „Wo“-Pfade zu verzeichnen sind, wurden zwei Studien konzipiert, die beide mittels einer delayed-matching-to-sample Aufgabe den Abgleich von zwei aufeinanderfolgenden akustischen Stimuli (Merkreiz (S1) und Testreiz (S2)) erforderten. In der Lateralisationsaufgabe (LAT) hatten die Probanden die Aufgabe, S1 und S2 hinsichtlich ihres interauralen Zeitversatzes (räumlich-auditorisch) zu vergleichen. Die Frequenzaufgabe (FREQ) erforderte hingegen zwischen S1 und S2 den Abgleich der zentralen Frequenz (spektral-auditorisch). Hier wurden die Aufgaben in unterschiedlichen Messblöcken dargeboten, und die Probanden wurden zu Beginn jedes Messblocks über die Aufgabe informiert. In der zweiten Studie wurden die Aufgaben dagegen in pseudorandomisierter Abfolge von Durchgang zu Durchgang wechselnd dargeboten. Hier wurde ein visueller Hinweisreiz zur Festlegung der Aufgabe vor jedem einzelnen Durchgang präsentiert. Basierend auf den zuvor geschilderten Befunden wurde eine antizipatorische GBA vor dem Merk- und Testreiz erwartet, die gemäß den kortikalen Verarbeitungspfaden topographische Unterschiede für spektral- und räumlich-auditorische Informationen aufweist. In der ersten Studie konnte mittels des angewandten Blockdesigns kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden aktiven Aufgaben (LAT und FREQ) ermittelt werden. Der Vergleich beider Aufgaben mit der passiven Kontrollbedingung (PASS) zeigte jedoch eine erhöhte Beta-Synchronisation über sensomotorischen Arealen. Dieser Befund wurde als Beta-Rebound interpretiert, der auf die motorische Aktivität im vorangehenden Durchgang folgte. Dieser Effekt konnte auf Sensor- und Quellenebene nachgewiesen werden. Im Vergleich zu PASS konnte für LAT eine signifikant erhöhte Alpha-Aktivität (8-14 Hz) sowie eine verringerte Gamma-Aktivität in Sensoren über posterioren Regionen beobachtet werden. Dies könnte als Deaktivierung von nicht aufgabenrelevanten (visuellen) kortikalen Arealen interpretiert werden. Auf der Quellenebene konnten diese Beobachtungen jedoch nicht repliziert werden. Hierbei zeigten sich eine verminderte Gamma-Aktivität im rechten Cerebellum sowie eine erhöhte Gamma-Aktivität im rechten Frontalkortex. Die Aktivitätsverminderung im Cerebellum stellt vermutlich eine gezielte Unterdrückung nicht benötigter Netzwerke dar, die mit der LAT interferieren könnten. Die Aktivitätssteigerung im Frontalkortex könnte hingegen mit exekutiven Funktionen in Verbindung gebracht werden. Eine aufgabenabhängige Vorbereitungsaktivität in Bereichen der auditorischen „Was“- und „Wo“-Pfade wurde demnach nicht gefunden. Höchstwahrscheinlich war dies der blockweisen Aufgabendarbietung geschuldet, die vermutlich zu einer Abschwächung der aufgabenspezifischen antizipatorischen Aktivitäten führte. Um dieser Vermutung nachzugehen, wurde in der zweiten Studie ein pseudorandomisiertes Design verwendet. Der Vergleich von LAT und FREQ auf der Sensorebene zeigte diesmal in der Vorbereitungsphase einen signifikanten Unterschied, der in einer erhöhte GBA für LAT über rechts präfrontalen Regionen bestand. Dieser Effekt könnte mit einem räumlichen Aufmerksamkeitsprozess in Verbindung stehen, der bereits im Vorfeld einer auditorisch-räumlichen Aufgabenbearbeitung zu beobachten ist. In der Behaltensphase wurde ebenfalls eine erhöhte GBA für LAT über präfrontalen Bereichen beobachtet, die diesmal allerdings von einer erhöhten GBA über posterior-parietalen Regionen begleitet war. Vermutlich wurde zusätzlich zum präfrontalen Aufmerksamkeitsnetzwerk der dorsale „Wo“-Pfad in posterior-parietalen Regionen aktiviert, der zur Aufrechterhaltung der räumlich-auditorischen Gedächtnisrepräsentation gedient haben könnte. Diese Befunde ließen sich auch auf der Quellenebene in den entsprechenden Regionen beobachten. Allerdings zeigte sich weder auf der Sensor- noch auf der Quellenebene eine signifikant erhöhte GBA bei FREQ. Weshalb für FREQ kein signifikanter Unterschied gefunden werden konnte, lässt sich nicht eindeutig sagen. Eventuell könnte FREQ im Vergleich zu LAT eine niedrigere Salienz bzw. eine zu geringe Aufgabenanforderung dargestellt haben, die eine geringere neuronale Aktivierung nach sich zog. Als Fazit lässt sich festhalten, dass mittels der pseudorandomisierten Studie das Vorliegen antizipatorischer Aktivitäten während auditorischen Kurzzeitgedächtnisaufgaben nachgewiesen werden konnte. Die Zuordnung gemäß der auditorischen „Was“- und „Wo“-Pfade konnte jedoch nur partiell für den „Wo“-Pfad erbracht werden. Das pseudorandomisierte Design scheint einen vielversprechenden Ansatz zur Untersuchung antizipatorischer Aktivitäten darzustellen

Assessment of executive functions and arithmetical skills of students with cochlear implants

Кохлеарна имплантација представља интервенцију којом се код деце са глувоћом и тешком до дубоком наглувошћу може обезбедити приступ звуку и сензорним информацијама путем слушног модалитета, у циљу рaзвоjа гoвoрнo-jeзичких и кoгнитивних пoтeнциjaла и укључивања у сoциjaлну срeдину. Услед мождане реорганизације као последице ране слушне депривације, и звучне стимулације путем кохлеарног импланта, која је ограниченог квалитета, значајан број деце са кохлеарним имплантом не успева да сустигне своје вршњаке у говорно-језичком развоју, у когнитивном функционисању, различитим академским областима и социјалним компетенцијама. Циљеви истраживања су да се утврди ниво развијености егзекутивних функција и аритметичких вештина ученика са кохлеарним имплантом узраста у односу на вршњаке очуваног слуха, да се испита међусобна повезаност егзекутивних функција и аритметичких вештина и да ли на њих утичу узраст и дужина коришћења кохлеарног импланта. Истраживање је спроведено као студија пресека током 2016. и 2017. године, у Клиничком центру Војводине, Клиника за болести уха, грла и носа у Новом Саду; Клиничком центру Србије, ОРЛ одсек за аудиолошку рехабилитацију у Београду; две школе за образовање деце са сметњама у развоју и три редовне школе. Узорак је чинило 46 ученика са кохлеарним имплантом, узраста од 9 до 16 година (АС 12;11, СД 2;1) и 114 ученика очуваног слуха (АС 12;9, СД 1;10). У истраживању су примењени: тестови за испитивање егзекутивних функција (Тест прављења трага у боји за децу – Children Color Trail Making Test (CCTT), Распон бројева унапред и уназад, Визуелни распон меморије, Тест вербалне флуентности, Тест пет тачака – Five-Point Test, Шифра, Карте са променом правила) и Упитник за процену егзекутивних функција на основу понашања – Behavior rating inventory of executive function, BRIEF; тестови за процену аритметичких вештина (суптест Рачунање и тест Математичка флуентност), као и општи упитник са социо-демографским, социо-економским карактеристикама и упитник о подацима у вези са глувоћом и уградњом кохлеарног импланта и начином комуникације за ученике са кохлеарним имплантом. Према резултатима у нашем истраживању, код ученика са кохлеарним имплантом су забележена лошија постигнућа у области Вербалних (F = 119,44, p = 0,000) и Невербалних (F = 14,857, p = 0,000) аспекара егзекутивних функција у односу на ученике очуваног слуха. Испитиване групе се нису разликовале у односу на Аспект понашања. У области аритметичких вештина, ученици са кохлеарним имплантом су постигли лошије резултате у односу на ученике очуваног слуха и на суптесту Рачунање (F = 42,172, p = 0,000) и на тесту Математичке флуентности (F = 24,070, p = 0,000). Резултати показују да се сви аспекти егзекутивних функција налазе у позитивној корелацији са аритметичким вештинама ученика са кохлеарним имплантом. Хијерархијском регресионом анализом је утврђено да су егзекутивне функције предиктори нивоа развијености аритметичких вештина, при чему концептуално и процедурално знање из аритметике више предвиђају Вербални аспекти егзекутивних функција, а декларативно знање Невербални аспекти егзекутивних функција. Узраст ученика са кохлеарним имплантом позитивно је повезан са Вербалним и Невербалним аспектима егзекутивних функција, али не и са Аспектом понашања. Узраст ученика такође корелира и са постигнућима из аритметике, док је дужина коришћења кохлеарног импланта, након контролисања узраста, у позитивној корелацији једино са постигнућима на суптесту Рачунање. Нижи ниво развијености егзекутивних функција и аритметичких вештина ученика са кохлеарним имплантом у односу на ученике очуваног слуха, намеће потребу да се поред подршке у говорно-језичком развоју, обезбеди и праћење и подршка како у развоју егзекутивних функција, тако и у академским областима, као што је математика. Успешна рехабилитација и образовање захтевају сагледавање целокупног развоја и функционисања ученика са кохлеарним имплантом, како би им се омогућило да остваре своје максималне потенцијале и искористе све предности које кохлеарни имплант пружа. очуваног слуха, намеће потребу да се поред подршке у говорно-језичком развоју, обезбеди и праћење и подршка како у развоју егзекутивних функција, тако и у академским областима, као што је математика. Успешна рехабилитација и образовање захтевају сагледавање целокупног развоја и функционисања ученика са кохлеарним имплантом, како би им се омогућило да остваре своје максималне потенцијале и искористе све предности које кохлеарни имплант пружа.Kohlearna implantacija predstavlja intervenciju kojom se kod dece sa gluvoćom i teškom do dubokom nagluvošću može obezbediti pristup zvuku i senzornim informacijama putem slušnog modaliteta, u cilju razvoja govorno-jezičkih i kognitivnih potencijala i uključivanja u socijalnu sredinu. Usled moždane reorganizacije kao posledice rane slušne deprivacije, i zvučne stimulacije putem kohlearnog implanta, koja je ograničenog kvaliteta, značajan broj dece sa kohlearnim implantom ne uspeva da sustigne svoje vršnjake u govorno-jezičkom razvoju, u kognitivnom funkcionisanju, različitim akademskim oblastima i socijalnim kompetencijama. Ciljevi istraživanja su da se utvrdi nivo razvijenosti egzekutivnih funkcija i aritmetičkih veština učenika sa kohlearnim implantom uzrasta u odnosu na vršnjake očuvanog sluha, da se ispita međusobna povezanost egzekutivnih funkcija i aritmetičkih veština i da li na njih utiču uzrast i dužina korišćenja kohlearnog implanta. Istraživanje je sprovedeno kao studija preseka tokom 2016. i 2017. godine, u Kliničkom centru Vojvodine, Klinika za bolesti uha, grla i nosa u Novom Sadu; Kliničkom centru Srbije, ORL odsek za audiološku rehabilitaciju u Beogradu; dve škole za obrazovanje dece sa smetnjama u razvoju i tri redovne škole. Uzorak je činilo 46 učenika sa kohlearnim implantom, uzrasta od 9 do 16 godina (AS 12;11, SD 2;1) i 114 učenika očuvanog sluha (AS 12;9, SD 1;10). U istraživanju su primenjeni: testovi za ispitivanje egzekutivnih funkcija (Test pravljenja traga u boji za decu – Children Color Trail Making Test (CCTT), Raspon brojeva unapred i unazad, Vizuelni raspon memorije, Test verbalne fluentnosti, Test pet tačaka – Five-Point Test, Šifra, Karte sa promenom pravila) i Upitnik za procenu egzekutivnih funkcija na osnovu ponašanja – Behavior rating inventory of executive function, BRIEF; testovi za procenu aritmetičkih veština (suptest Računanje i test Matematička fluentnost), kao i opšti upitnik sa socio-demografskim, socio-ekonomskim karakteristikama i upitnik o podacima u vezi sa gluvoćom i ugradnjom kohlearnog implanta i načinom komunikacije za učenike sa kohlearnim implantom. Prema rezultatima u našem istraživanju, kod učenika sa kohlearnim implantom su zabeležena lošija postignuća u oblasti Verbalnih (F = 119,44, p = 0,000) i Neverbalnih (F = 14,857, p = 0,000) aspekara egzekutivnih funkcija u odnosu na učenike očuvanog sluha. Ispitivane grupe se nisu razlikovale u odnosu na Aspekt ponašanja. U oblasti aritmetičkih veština, učenici sa kohlearnim implantom su postigli lošije rezultate u odnosu na učenike očuvanog sluha i na suptestu Računanje (F = 42,172, p = 0,000) i na testu Matematičke fluentnosti (F = 24,070, p = 0,000). Rezultati pokazuju da se svi aspekti egzekutivnih funkcija nalaze u pozitivnoj korelaciji sa aritmetičkim veštinama učenika sa kohlearnim implantom. Hijerarhijskom regresionom analizom je utvrđeno da su egzekutivne funkcije prediktori nivoa razvijenosti aritmetičkih veština, pri čemu konceptualno i proceduralno znanje iz aritmetike više predviđaju Verbalni aspekti egzekutivnih funkcija, a deklarativno znanje Neverbalni aspekti egzekutivnih funkcija. Uzrast učenika sa kohlearnim implantom pozitivno je povezan sa Verbalnim i Neverbalnim aspektima egzekutivnih funkcija, ali ne i sa Aspektom ponašanja. Uzrast učenika takođe korelira i sa postignućima iz aritmetike, dok je dužina korišćenja kohlearnog implanta, nakon kontrolisanja uzrasta, u pozitivnoj korelaciji jedino sa postignućima na suptestu Računanje. Niži nivo razvijenosti egzekutivnih funkcija i aritmetičkih veština učenika sa kohlearnim implantom u odnosu na učenike očuvanog sluha, nameće potrebu da se pored podrške u govorno-jezičkom razvoju, obezbedi i praćenje i podrška kako u razvoju egzekutivnih funkcija, tako i u akademskim oblastima, kao što je matematika. Uspešna rehabilitacija i obrazovanje zahtevaju sagledavanje celokupnog razvoja i funkcionisanja učenika sa kohlearnim implantom, kako bi im se omogućilo da ostvare svoje maksimalne potencijale i iskoriste sve prednosti koje kohlearni implant pruža. očuvanog sluha, nameće potrebu da se pored podrške u govorno-jezičkom razvoju, obezbedi i praćenje i podrška kako u razvoju egzekutivnih funkcija, tako i u akademskim oblastima, kao što je matematika. Uspešna rehabilitacija i obrazovanje zahtevaju sagledavanje celokupnog razvoja i funkcionisanja učenika sa kohlearnim implantom, kako bi im se omogućilo da ostvare svoje maksimalne potencijale i iskoriste sve prednosti koje kohlearni implant pruža.Cochlear implantation is an intervention which enables children with deafness and severe to profound hearing loss an access to sound and sensory information via hearing modality, with the goal of developing speech-language and cognitive potentials and involvement in the social surroundings. Due to neural reorganization as a consequence of early auditory deprivation, and auditory stimulation via cochlear implant, which is of a limited quality, a significant number of children with cochlear implants cannot catch up to their peers in speech-language development, cognitive functioning, different academic areas and social competencies. The goals of the research are establishing the level of development of executive functions and arithmetic skills of students with cochlear implants compared to peers with healthy hearing, inquiring into the mutual connection of executive functions and arithmetic skills and whether age and the duration of use of cochlear implants produce a significant effect. The research was conducted in the form of a cross-sectional study during 2016 and 2017, in the Clinical Centre of Vojvodina, The Otorhinolaryngology Clinic in Novi Sad; Clinical Centre of Serbia, ORL department for audiological rehabilitation in Belgrade; two schools for education of children with developmental difficulties and three regular schools. The sample consisted of 46 students with cochlear implants, aged 3 to 16 years (M=12,11; SD=2,1) and 114 students with healthy hearing (M=12,9; SD= 1,10). For the purpose of the research, the following instruments were used: executive function tests (Children Color Trail Making Test (CCTT), Digits forward and backward, The Spatial Span test, Verbal Fluency test, the Five-Point Test, Code, and the Rule Shift Card Test) and Behavior Rating Inventory Of Executive Function (BRIEF); tests for the assessment of arithmetic skills (subtests Calculation and Mathematical Fluency), as well as a general questionnaire for socio-demographic, socio-economical characteristics and a questionnaire about information in regards to deafness and the implantation of the cochlear implant and modes of communication for students with cochlear implants. According to the results of this research, students with cochlear implants have lower achievement in the area of Verbal (F = 119,44, p = 0,000) and Nonverbal (F = 14,857, p = 0,000) aspects of executive functions compared to students of healthy hearing. The tested groups did not differ in the area of behavioral aspect. When it comes to arithmetic skills, students with cochlear implants had lower achievement compared to that of students with healthy hearing on both the Calculation subtest (F = 42,172, p = 0,000) and the subtest of Mathematical Fluency (F = 24,070, p = 0,000). Results show that all aspects of executive functions correlate positively with arithmetical skills of students with cochlear implants. Hierarchal regression analysis confirmed that executive functions predict the level of arithmetical skills development, where conceptual and procedural knowledge of arithmetic predicts the Verbal aspect of executive functions, while declarative knowledge predicts the Nonverbal aspect of executive functions. The age of students with cochlear implants is positively correlated to Verbal and Nonverbal aspects of executive functions, but not with the Behavioral aspect. The age of students also correlates with achievement in arithmetic, while the duration of use of cochlear implants, after controlling the age variable, is in correlation only with the achievement on the Calculation subtest. A lower level of development of executive functions and arithmetic skills of students with cochlear implants compared to students with healthy hearing emphasizes a need for establishing tracking and support, in addition to support in the speech-language development, for both the development of excutive functions and academic areas, such as mathematics. Successful rehabilitation and education demand an overview of complete development and the functioning of students with cochlear implants in order to enable them to achieve their maximum potential and harvest all the benefits of cochlear implants