Utilisation de la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge pour étudier le rôle de la plasticité du cortex auditif humain et de l'intégration multisensorielle sur les performances de l'implant cochléaire après une surdité unilatérale

L'apparition soudaine d'une surdité de perception unilatérale profonde ou surdité unilatérale (SSD) est courante (60 000 par an aux États-Unis). La SSD permanente entraîne un handicap de l'auditeur et des problèmes à long terme avec la localisation du son et la perception de la parole. La seule réhabilitation auditive définitive pour SSD est un implant cochléaire (IC). Il existe peu de recherches sur le moment optimal pour l'IC après la SSD, car l'autorisation d'assurance nécessite généralement une surdité bilatérale pour le placement de l'IC. Deuxièmement, il existe une technologie d'imagerie cérébrale compatible IC limitée pour étudier les changements avant et après l'IC dans le SSD. Ainsi, le manque de résultats de recherche systématiques dans le placement aléatoire de CI dans le SSD avec des performances auditives incohérentes qui peuvent être dues, en partie, à une activation neuronale variable dans le cortex auditif primaire (A1). Les modèles animaux et les humains atteints de SSD montrent des réponses neuronales A1 améliorées avec une stimulation sonore de l'oreille seule entendante restante1,2. De plus, la plasticité intermodale3 (augmentation des réponses neuronales A1 aux systèmes sensoriels non auditifs) conduit à une activation préférentielle de A1 aux stimuli somatosensoriels et visuels4,5,6 dans le SSD. Essentiellement, les systèmes sensoriels non auditifs "recrutent" les neurones A1 pour devenir réactifs à une nouvelle stimulation non auditive. Cela limite la capacité des neurones A1 à répondre à la stimulation auditive une fois la rééducation CI mise en œuvre. Il est important de noter qu'une fenêtre temporelle sensible après la SSD lorsque ces changements cérébraux se produisent peut avoir un impact sur les réponses auditives neurales A1 et, en fin de compte, sur les performances de l'IC et la perception de la parole.

La force d'activation des neurones A1 est associée à une reconnaissance et une performance optimales de la parole CI7,8. Les chercheurs prédisent que si les neurones A1 opposés à SSD sont maintenus actifs par une sensibilité accrue à la stimulation de l'oreille uniquement auditive après SSD, ils seraient moins susceptibles d'être "réaffectés" à la plasticité intermodale non auditive. Alternativement, si les entrées d'oreille uniquement auditives vers A1 ne sont pas suffisantes, ou si plus d'entrées somatosensorielles et/ou visuelles se produisent après SSD, moins de neurones A1 seront disponibles pour répondre à la stimulation CI et les performances de la parole peuvent en souffrir. L'objectif de ces études est d'abord de comprendre le moment et la nature de la plasticité intermodale A1 (sensibilité aux systèmes somatosensoriels et/ou visuels) et de l'amélioration de la voie de l'oreille auditive uniquement dans le SSD. Deuxièmement, il s'agit d'examiner l'impact de l'IC sur l'inversion de ces changements susceptibles d'affecter les performances de l'IC.

La recherche humaine sur le SSD et le CI est rare en raison d'une technologie d'imagerie cérébrale inadéquate qui peut mesurer l'activité neuronale A1 qui est également compatible avec le CI. La spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) et les potentiels liés aux événements (ERP) avec électroencéphalographie (EEG), lorsqu'ils sont utilisés ensemble, peuvent capturer la localisation (fNIRS) et la synchronisation (EEG) des corrélats des réponses neurales A1 (fNIRS) pour distinguer entre le effets de la stimulation de l'oreille intermodale et de l'audition seule avant et après l'IC. En utilisant des conditions d'enregistrement de stimulation/blocage de silence chez les adultes SSD, les réponses hémodynamiques A1 (corrélats de l'activité neuronale) et la connectivité corticale fonctionnelle à l'état de repos (RSFC ; indice des connexions intercorticales) seront mesurées avec fNIRS et ERP et corrélées avec l'oreille auditive seule et la plasticité intermodale9,10 et la performance de la parole IC11.

Objectif spécifique 1 : Déterminer quand la plasticité neuronale A1 se produit après l'apparition de SSD. Le moment des changements cérébraux susceptibles d'influencer la réadaptation auditive chez l'humain A1 après SSD n'est pas connu. Le but de cet objectif est d'identifier la plasticité qui se produit lorsqu'il n'y a pas d'intervention CI et de caractériser le moment où les neurones A1 sont influencés par l'oreille auditive seule, les entrées somatosensorielles et/ou visuelles après SSD. Expérience 1. Les réponses hémodynamiques A1 (corrélation fNIRS de l'activité neuronale) et les changements dans le cerveau RSFC et les ERP à la stimulation somatosensorielle, visuelle et auditive uniquement seront enregistrés 1, 3, 6, 9 et 12 mois après le début du SSD. Les chercheurs prédisent que la plasticité intermodale et les réponses A1 à la stimulation de l'oreille uniquement auditive après SSD auront des schémas de synchronisation spécifiques d'apparition.

Objectif spécifique 2 : Identifier les changements dans la plasticité neuronale A1 qui suivent la rééducation de l'IC.

Le but de cet objectif est de déterminer comment et quand le placement de CI affecte la plasticité A1 dans SSD. En tant que tel, les enquêteurs détermineront quand et si les changements cérébraux peuvent être évités, ce qui pourrait entraver la performance éventuelle de l'IC. Expérience 2 : Les participants suivant un placement CI qui est soit précoce (<6 mois), retardé (6-12 mois) ou tardif (> 12 mois-5 ans) après SSD et autorisation d'assurance aléatoire seront analysés pour les réponses hémodynamiques, les changements dans le RSFC et ERP à la stimulation somatosensorielle, visuelle, CI et auditive uniquement 1 à 12 mois après CI. Les chercheurs prédisent que les performances vocales optimales de l'IC seront associées à des réponses fNIRS/ERP plus fortes au placement précoce et intermédiaire de l'IC qui inverseront les réponses A1 à la stimulation intermodale.

Objectif spécifique 3 : Identifier les profils neurocognitifs d'une réhabilitation IC réussie d'un SSD. La plasticité A1 pré- et post-CI et sa relation avec les performances de la parole dans le SSD seront mesurées. Expérience 3 : des tests de performance vocale CI seront effectués et les résultats devraient être en corrélation avec les degrés/le moment de la plasticité des objectifs 1 et 2. Les enquêteurs prédisent que ceux qui ont moins de plasticité intermodale A1 et de plus grandes réponses à l'oreille qui entend uniquement montreront de meilleures performances vocales CI, tandis que des réponses A1 plus importantes à la stimulation somatosensorielle et/ou visuelle donneront de moins bons résultats avec CI.

Importance clinique : les chercheurs prédisent que ce projet permettra de découvrir le moment et les mécanismes de la plasticité cérébrale auditive clé qui suit la réadaptation de la SSD et de l'IC à l'âge adulte. Ce travail démontrera également que le fNIRS peut s'avérer être une mesure supérieure de la plasticité A1 qui pourrait être utilisée à l'avenir pour améliorer le moment du placement de CI pour SSD afin d'optimiser les performances de la parole et la rééducation auditive.