Vestibulære implantater testet i mennesker

Mål1: Optimering af informationsoverførsel fra VI til hjernen: Forskerne vil studere to tilgange - ændring af overførselsfunktionen, der relaterer hovedets vinkelhastighed til den elektriske stimulation, der påføres af VI til kanalens ampulære nerver; og udnytter VI's unikke evne til at tilføje støj til vestibulære afferenter. Med hensyn til førstnævnte planlægger undersøgelsesholdet at påbegynde undersøgelse af hovedkomponenterne i overførselsfunktionen ved at teste VI's egenskaber, når - baseline hvilestimuleringshastigheden ændres op eller ned; den tidsmæssige filtrering (f.eks. højpasfilterets hjørnefrekvens) af vinkelhastighedssignalet registreret af hastighedssensoren modificeres; hældningen af ​​den lineære komponent af den hyperbolske tangentfunktion, der relaterer filtreret hovedhastighed til stimuleringsstyrken, ændres; og forskellige former for stimulationsmodulation bruges til at kode hovedhastigheden (f.eks. modificering af amplituden, hastigheden eller co-modulering af amplituden og hastigheden af ​​de aktuelle impulser). Med hensyn til brugen af ​​støj vil efterforskerne teste en given overførselsfunktion med forskellige amplituder af bredbåndet hvid elektrisk støj overlejret på stimuleringen, der koder for vinkelhastighed, for at afgøre, om informationsoverførsel kan forbedres fra VI til hjernen med lav- niveaustøj via stokastisk resonans, som det er blevet påvist i andre sensoriske systemer. For at bestemme effektiviteten af ​​disse tilgange vil undersøgelsesholdet måle de tre basale vestibulære-medierede adfærd (øjenbevægelser, kropsholdning og perception). Vi vil især fokusere på amplituden og tærsklen for den vinkel vestibulo-okulære refleks (VOR), yaw-akse perceptuelle tærskler og posturale sway tærskler og amplitude, med det formål at definere overførselsfunktionen og støjniveauet, der minimerer tærsklerne (f.eks. , optimerer signal-til-støj-forholdet) og maksimerer amplituden af ​​adfærdsreaktionerne. En konsekvens af disse undersøgelser er at undersøge, om de forskellige adfærdsveje er optimeret med forskellige stimulusparametre, som det antydes af de foreløbige data.

Mål 2: Karakterisering af virkningerne af VI-stimulering på klinisk status: Vestibulær-medieret adfærd er afgørende for patientens velbefindende og nedbrydes efter alvorlig vestibulær skade. Efterforskerne vil påbegynde vurderingen af ​​VI's kliniske nytte ved at kvantificere VOR, kropsholdning/gang og perception ved hjælp af paradigmer, der isolerer VI's bidrag til disse adfærd (f.eks. VOR under yaw-akse rotation) eller paradigmer, der rekapitulerer normale aktiviteter som f.eks. selvgenereret gang, som kræver, at hjernen syntetiserer vinkelhastighedsinformationen fra VI med andre sansemotoriske signaler. Forskerne vil studere disse vestibulopatiske patienter før VI aktiveres ('præ'), en time efter aktivering ('akut', hvilket giver deltagerne tilstrækkelig tid til at tilpasse sig den toniske VI-stimulering) og derefter dagligt i tre dage, mens de er i bevægelse- moduleret stimulation leveres af VI under normale aktiviteter ('kronisk'). Efterforskerne vil også få deltagerne til at udfylde flere spørgeskemaer før stimulering og igen i de akutte og kroniske stimuleringstilstande for at kvantificere deres subjektive reaktioner på VI-stimulering. Disse vil omfatte spørgeskemaer, der karakteriserer sværhedsgraden af ​​subjektiv svimmelhed og ubalance (Dizziness Handicap Inventory [DHI], Activities Specific Balance Confidence Scale [ABC]); oscillopsia (Oscillopsia Functional Impact Scale); og en mere generel livskvalitetsmåling (Short Form-36 Health Survey). Disse spørgeskemaer vil blive modificeret, så de afspejler de nuværende niveauer af symptomatologi, da undersøgelsesholdet vil fange ændringer over en kort tidsramme. Forskerne forventer, at adfærd og symptomer vil forbedres i perioden med bevægelsesmoduleret stimulering, således at målinger og subjektive rapporter i den 'kroniske' stimulationstilstand vil være tættere på normal end under de 'akutte' eller 'præ'-stimuleringstilstande. Mere kompleks adfærd (f.eks. balance under gang, ABC-score) forudsiges at forbedres langsommere end adfærd, der er afhængig af isolerede vinkelhastighedssignaler (f. Sammenfattende vil denne undersøgelse give et solidt grundlag at bygge videre på for fremtidig forskning, hvor efterforskerne yderligere vil undersøge den kliniske nytte af VI.