Vestibulární implantáty testované na lidských subjektech

Cíl 1: Optimalizace přenosu informací z VI do mozku: vyšetřovatelé budou studovat dva přístupy – změnu přenosové funkce, která dává do souvislosti úhlovou rychlost hlavy s elektrickou stimulací aplikovanou VI na ampulární nervy kanálu; a využití jedinečné schopnosti VI přidat šum k vestibulárním aferentům. Pokud jde o první, studijní tým plánuje zahájit zkoumání hlavních složek přenosové funkce testováním schopností VI, když - je základní klidová stimulační frekvence upravena nahoru nebo dolů; modifikuje se časové filtrování (např. rohová frekvence horní propusti) signálu úhlové rychlosti zaznamenaného snímačem rychlosti; sklon lineární složky funkce hyperbolické tečny, která souvisí s filtrovanou rychlostí hlavy a silou stimulace, se změní; a různé režimy stimulační modulace se používají pro kódování rychlosti hlavy (např. modifikace amplitudy, rychlosti nebo komodulace amplitudy a rychlosti proudových pulzů). Pokud jde o použití šumu, vyšetřovatelé otestují danou přenosovou funkci s různými amplitudami širokopásmového bílého elektrického šumu superponovaného na stimulaci, která kóduje úhlovou rychlost, aby určili, zda lze zlepšit přenos informací z VI do mozku s nízkou hladina hluku prostřednictvím stochastické rezonance, jak bylo prokázáno v jiných senzorických systémech. Pro stanovení účinnosti těchto přístupů bude studijní tým měřit tři základní vestibulárním chováním (pohyby očí, držení těla a vnímání). Zejména se zaměříme na amplitudu a práh úhlového vestibulo-okulárního reflexu (VOR), percepční prahy osy vychýlení a prahy a amplitudu posturálního kývání s cílem definovat přenosovou funkci a hladinu hluku, která minimalizuje prahy (např. optimalizuje poměr signálu k šumu) a maximalizuje amplitudu behaviorálních reakcí. Jedním z důsledků těchto studií je prozkoumat, zda jsou různé dráhy chování optimalizovány s různými parametry stimulu, jak naznačují předběžné údaje.

Cíl 2: Charakterizace účinků stimulace VI na klinický stav: Vestibulární chování je zásadní pro pohodu pacienta a po těžkém vestibulárním poškození je degradováno. Vyšetřovatelé zahájí posouzení klinické užitečnosti VI kvantifikací VOR, držení těla/chůze a vnímání pomocí paradigmat, která izolují příspěvky VI k tomuto chování (např. VOR během rotace osy vybočení) nebo paradigmat, která rekapitulují normální aktivity, jako je např. samostatně generovaná chůze, která vyžaduje, aby mozek syntetizoval informace o úhlové rychlosti poskytované VI s dalšími senzomotorickými podněty. Vyšetřovatelé budou tyto vestibulopatické pacienty studovat před aktivací VI („pre“), jednu hodinu po aktivaci („akutní“, což umožňuje účastníkům dostatek času na adaptaci na tonickou stimulaci VI), a poté denně po dobu tří dnů při pohybu. modulovaná stimulace je poskytována VI během normálních činností („chronické“). Vyšetřovatelé také nechají účastníky vyplnit několik dotazníků před stimulací a znovu ve stavech akutní a chronické stimulace, aby kvantifikovali své subjektivní reakce na stimulaci VI. Ty budou zahrnovat dotazníky, které charakterizují závažnost subjektivních závratí a nerovnováhy (Dizziness Handicap Inventory [DHI], škála důvěry pro specifickou rovnováhu aktivit [ABC]); oscillopsie (škála funkčního dopadu oscilopsie); a obecnější měření kvality života (Short Form-36 Health Survey). Tyto dotazníky budou upraveny tak, aby odrážely aktuální úroveň symptomatologie, protože studijní tým bude zachycovat změny v krátkém časovém rámci. Vyšetřovatelé očekávají, že chování a symptomy se během období pohybově modulované stimulace zlepší, takže měření a subjektivní zprávy ve stavu „chronické“ stimulace budou blíže k normálu než během „akutních“ nebo „před“ stimulačních stavů. Složitější chování (např. předpokládá se, že rovnováha při chůzi, skóre ABC) se budou zlepšovat pomaleji než chování, které závisí na izolovaných podnětech úhlové rychlosti (např. VOR osy vybočení, skóre oscilopsie). Stručně řečeno, tato studie poskytne pevný základ, na kterém lze stavět pro budoucí výzkum, ve kterém budou výzkumníci dále zkoumat klinickou užitečnost VI.