Evaluación de una estrategia de codificación bioinspirada para usuarios de implantes cocleares (EBCS)

La estrategia del codificador de combinación avanzada (ACE), una de las estrategias de procesamiento del habla clínico más utilizadas disponibles para los usuarios de implantes cocleares (CI), intenta optimizar la transmisión de las señales acústicas de entrada, pero no considera explícitamente las fibras nerviosas auditivas (ANF). capacidad para transmitir esta información. La estrategia ACE descompone los marcos temporales de la señal de sonido entrante en bandas de frecuencia con un banco de filtros de transformada rápida de Fourier (FFT) de paso de banda. A continuación, se extraen las envolventes temporales de cada banda y, normalmente, se seleccionan de ocho a diez bandas con el mayor contenido de energía para modular en amplitud los pulsos bifásicos. Esta selección se realiza independientemente de las respuestas de los ANF a la estimulación eléctrica. Sin embargo, algunos estudios han demostrado que las propiedades de respuesta temporal de los ANF imponen limitaciones para la estimulación eléctrica. Aparte de eso, el grado de propagación de la excitación neuronal, que suele ser mayor que en el caso acústico, puede dar lugar a respuestas que pueden disminuir la información proporcionada en los canales individuales. Por lo tanto, una estrategia de codificación que tenga en cuenta las propiedades temporales de los ANF, así como la dispersión espacial del campo eléctrico, podría ser beneficiosa para los usuarios de CI.

Una de las características temporales destacadas de los ANF en respuesta a la estimulación eléctrica es la refractariedad. Este fenómeno se puede definir como una reducción en la excitabilidad de los ANF inmediatamente después de un potencial de acción y se ha observado en los receptores de CI mediante la medición del potencial de acción compuesto evocado eléctricamente (ECAP). El período refractario se puede dividir en un período refractario absoluto (ARP) durante el cual el nervio auditivo es incapaz de responder al siguiente pulso y un período refractario relativo (RRP) durante el cual es posible una respuesta de la neurona en circunstancias específicas. La refractariedad puede imponer limitaciones en la tasa de estimulación máxima de los IC ya que los ANF no pueden responder a un estímulo presentado durante el ARP.

Además de la refractariedad, un tren de pulsos de alta frecuencia en curso produce una adaptación de la frecuencia máxima (SRA) en las ANF en las que las neuronas pierden progresivamente su capacidad de responder a cada pulso. Esta disminución de la excitabilidad neural es incluso mayor de lo que puede explicarse por la refractariedad. Los estudios en animales de ANF en trenes de pulso de alta frecuencia han mostrado SRA y también se ha observado adaptación en la amplitud de ECAP de usuarios humanos de IC en los que la amplitud disminuyó a medida que aumentaba la frecuencia de estimulación. Paralelamente a la adaptación de la tasa de picos, la acomodación puede contribuir a la disminución de la tasa de picos. La acomodación reduce la excitabilidad para la respuesta del segundo pulso (sonda) cuando hay una respuesta subumbral al primer pulso (enmascarador) y el intervalo enmascarador-sonda (MPI) es lo suficientemente grande como para permitir que el potencial de membrana decaiga cerca o por debajo del potencial de reposo . La acomodación además de SRA se considera una reducción en la excitabilidad de los ANF y su efecto se acumula sobre las respuestas secuenciales que no aumentan.

La estimulación eléctrica de ANF en animales con pares de pulsos también ha mostrado una facilitación que se define como un aumento en la excitabilidad nerviosa causado por estimulación por debajo del umbral en intervalos cortos. Aparte de los estudios en animales, el efecto de facilitación también se ha observado en receptores humanos de CI. La facilitación ocurre cuando la neurona no responde al primer pulso, pero si el potencial de membrana permanece cerca del umbral el tiempo suficiente, el segundo pulso puede producir una respuesta. Se demostró que la facilitación es más evidente a un MPI bajo y para un enmascarador con una intensidad igual o menor que la de una sonda. Aunque el efecto de facilitación se observó en usuarios humanos de IC, aún no se realizaron mediciones sistemáticas de ECAP para cuantificar este efecto. Por lo tanto, se deben realizar mediciones de telemetría de respuesta neuronal (NRT) con desplazamiento de enmascarador negativo y MPI cortos para determinar un comportamiento de facilitación no monótono y confirmar las predicciones de Cohen en sus simulaciones de modelo.

Aparte de las consideraciones temporales de los ANF, la corriente eléctrica se extiende ampliamente a lo largo de la cóclea y excita una amplia gama de poblaciones de ANF, lo que conduce a una disminución de la selectividad y del número de canales efectivos. Por lo tanto, la dispersión espacial del campo eléctrico tiene un gran impacto en la resolución espectral de los usuarios de CI y disminuye la excitabilidad de la población ANF afectada.

En el estudio planificado, la refractariedad, la dispersión espacial y los efectos de facilitación se determinarán primero a partir de las mediciones de NRT con los participantes de CI. Luego, todos los fenómenos antes mencionados se integran en una estrategia de codificación bioinspirada para una mejor selección de canales con mayor contenido de energía. Esta nueva estrategia se comparará con la estrategia de codificación ACE convencional.