Bioinspiroidun koodausstrategian arviointi sisäkorvaistutteiden käyttäjille (EBCS)

Edistyksellinen yhdistelmäenkooderi (ACE) -strategia, joka on yksi laajimmin käytetyistä kliinisistä puheenkäsittelystrategioista sisäkorvaistutteiden (CI) käyttäjille, pyrkii optimoimaan akustisten tulosignaalien siirron, mutta se ei ota huomioon kuulohermosäikeitä (ANF). kyky välittää näitä tietoja. ACE-strategia hajottaa saapuvan äänisignaalin ajalliset kehykset taajuuskaistoihin kaistanpäästön nopean Fourier-muunnos (FFT) -suodattimen avulla. Tämän jälkeen kunkin kaistan temporaaliset verhokäyrät erotetaan ja tyypillisesti valitaan kahdeksasta kymmeneen kaistaa, joilla on suurin energiasisältö, kaksivaiheisten pulssien amplitudimoduloimiseksi. Tämä valinta suoritetaan riippumatta ANF:iden vasteista sähköiseen stimulaatioon. Jotkut tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että ANF:iden ajalliset vasteominaisuudet rajoittavat sähköstimulaatiota. Tämän lisäksi hermovirityksen leviämisaste, joka on tyypillisesti suurempi kuin akustisessa tapauksessa, voi johtaa vasteisiin, jotka voivat vähentää yksittäisillä kanavilla tarjottavaa tietoa. Siten koodausstrategia, jossa otetaan huomioon ANF:ien ajalliset ominaisuudet sekä sähkökentän avaruudellinen leviäminen, voisi olla hyödyllinen CI-käyttäjille.

Yksi ANF:ien näkyvistä ajallisista ominaisuuksista vasteena sähköiseen stimulaatioon on tulenkestävä. Tämä ilmiö voidaan määritellä ANF:ien heräävyyden vähenemiseksi välittömästi toimintapotentiaalin jälkeen, ja se on havaittu CI-vastaanottajilla mittaamalla sähköisesti herätettyä yhdisteen toimintapotentiaalia (ECAP). Refraktiivinen jakso voidaan jakaa absoluuttiseen refraktaryjaksoon (ARP), jonka aikana kuulohermo ei pysty vastaamaan seuraavaan pulssiin, ja suhteelliseen refraktaryjaksoon (RRP), jonka aikana hermosolun vaste on mahdollista tietyissä olosuhteissa. Refraktoriteetti voi asettaa rajoituksia CI:n maksimistimulaationopeudelle, koska ANF:t eivät voi vastata ARP:n aikana esitettyyn ärsykkeeseen.

Tulenkesyyden lisäksi jatkuva korkean nopeuden pulssijono tuottaa piikkinopeuden mukautumisen (SRA) ANF:issä, joissa hermosolut menettävät asteittain kykynsä reagoida jokaiseen pulssiin. Tämä hermoston virittyvyyden väheneminen on jopa suurempi kuin mitä voidaan selittää tulenkestävyydellä. Eläintutkimukset ANF:istä korkean nopeuden pulssijonoissa ovat osoittaneet SRA:ta ja mukautumista on havaittu myös ihmisen CI:n käyttäjien ECAP-amplitudissa, jossa amplitudi pieneni stimulaationopeuden kasvaessa. Rinnakkain piikkinopeuden mukauttamisen kanssa mukautuminen voi myötävaikuttaa piikkinopeuden vähentämiseen. Ackommodaatio vähentää toisen pulssin (anturi) vasteen heräävyyttä, kun ensimmäiseen pulssiin (maskeri) on kynnyksen alareaktio ja maski-koetinväli (MPI) on riittävän suuri sallimaan kalvon potentiaalin laskea takaisin lepopotentiaalin lähelle tai alle. . SRA:n lisäksi mukauttamista pidetään ANF:ien heräävyyden vähenemisenä, ja sen vaikutus kumuloituu peräkkäisten ei-spiking-vasteiden yli.

ANF:ien sähköinen stimulaatio eläimissä pulssipareilla on myös osoittanut helpotusta, joka määritellään hermojen kiihtymisen lisääntymisenä, jonka aiheuttaa lyhyillä aikaväleillä tapahtuva kynnyksen alapuolella tapahtuva stimulaatio. Eläinkokeiden lisäksi helpottavaa vaikutusta on havaittu myös ihmisillä CI-saajilla. Fasilitaatio tapahtuu, kun neuroni ei reagoi ensimmäiseen pulssiin, mutta jos kalvopotentiaali pysyy kynnyksen lähellä riittävän kauan, toinen pulssi voi tuottaa vasteen. Osoitettiin, että fasilitaatio on selvempää alhaisella MPI:llä ja maskerilla, jonka intensiteetti on yhtä suuri tai pienempi kuin koettimen. Vaikka helpottava vaikutus havaittiin ihmisillä CI:n käyttäjillä, tämän vaikutuksen kvantifiointia varten ei vielä tehty systemaattista ECAP-mittausta. Näin ollen on tehtävä hermovastetelemetria (NRT) -mittauksia negatiivisella masker-offsetilla ja lyhyillä MPI:illä, jotta voidaan määrittää ei-monotoninen fasilitaatiokäyttäytyminen ja vahvistaa Cohenin mallisimulaatioissaan tekemät ennusteet.

Lukuun ottamatta ANF:ien ajallisia näkökohtia, sähkövirta leviää laajasti simpukkaa pitkin ja kiihottaa monia ANF-populaatioita, mikä johtaa selektiivisyyden ja tehokkaiden kanavien määrän vähenemiseen. Näin ollen sähkökentän avaruudellisella leviämisellä on suuri vaikutus CI:n käyttäjien spektriresoluutioon ja se vähentää sairastuneen ANF-populaation heräävyyttä.

Suunnitellussa tutkimuksessa tulenkesto, spatiaalinen leviäminen ja fasilitaatiovaikutukset määritetään ensin NRT-mittauksista CI-osallistujien kanssa. Sitten kaikki edellä mainitut ilmiöt integroidaan biovaikutteiseen koodausstrategiaan, jotta voidaan valita paremmin eniten energiaa sisältäviä kanavia. Tätä uutta strategiaa verrataan perinteiseen ACE-koodausstrategiaan.