Évaluation d'une stratégie de codage bio-inspiré pour les utilisateurs d'implants cochléaires (EBCS)

La stratégie d'encodeur combiné avancé (ACE), l'une des stratégies cliniques de traitement de la parole les plus largement utilisées pour les utilisateurs d'implants cochléaires (IC), tente d'optimiser la transmission des signaux acoustiques d'entrée, mais ne prend pas explicitement en compte les fibres nerveuses auditives (ANF) capacité à transmettre ces informations. La stratégie ACE décompose les trames temporelles du signal sonore entrant en bandes de fréquences avec une banque de filtres passe-bande à transformée de Fourier rapide (FFT). Les enveloppes temporelles dans chaque bande sont ensuite extraites et typiquement huit à dix bandes avec le contenu énergétique le plus élevé sont sélectionnées pour moduler en amplitude les impulsions biphasiques. Cette sélection est effectuée indépendamment des réponses des ANF à la stimulation électrique. Cependant, certaines études ont montré que les propriétés de réponse temporelle des ANF imposent des limites à la stimulation électrique. En dehors de cela, le degré de propagation de l'excitation neurale qui est généralement plus grand que dans le cas acoustique, peut entraîner des réponses qui peuvent diminuer les informations fournies sur les canaux individuels. Ainsi, une stratégie de codage prenant en compte les propriétés temporelles des ANF ainsi que la propagation spatiale du champ électrique pourrait être bénéfique pour les utilisateurs de CI.

L'une des principales caractéristiques temporelles des ANF en réponse à la stimulation électrique est le caractère réfractaire. Ce phénomène peut être défini comme une réduction de l'excitabilité des ANF immédiatement après un potentiel d'action et a été observé chez les receveurs d'IC ​​via la mesure du potentiel d'action composé électriquement évoqué (ECAP). La période réfractaire peut être divisée en une période réfractaire absolue (ARP) pendant laquelle le nerf auditif est incapable de répondre à l'impulsion suivante et une période réfractaire relative (RRP) pendant laquelle une réponse du neurone est possible dans des circonstances particulières. Le caractère réfractaire peut imposer des limites au taux de stimulation maximal des IC puisque les ANF ne peuvent pas répondre à un stimulus présenté pendant l'ARP.

Outre le caractère réfractaire, un train d'impulsions à fréquence élevée continue produit une adaptation de la fréquence de pointe (SRA) dans les ANF dans laquelle les neurones perdent progressivement leur capacité à répondre à chaque impulsion. Cette diminution de l'excitabilité neurale est encore plus importante que ce qui peut être expliqué par la réfractaire. Des études animales d'ANF à des trains d'impulsions à haut débit ont montré une SRA et une adaptation a également été observée dans l'amplitude ECAP des utilisateurs de CI humains dans lesquels l'amplitude diminuait à mesure que le taux de stimulation augmentait. Parallèlement à l'adaptation du taux de pointe, l'accommodation peut contribuer à la diminution du taux de pointe. L'accommodation réduit l'excitabilité pour la deuxième réponse d'impulsion (sonde) lorsqu'il y a une réponse inférieure au seuil à la première impulsion (masqueur) et que l'intervalle masqueur-sonde (MPI) est suffisamment grand pour permettre au potentiel de membrane de se désintégrer près ou en dessous du potentiel de repos . L'accommodation en plus du SRA est considérée comme une réduction de l'excitabilité des ANF et son effet s'accumule sur des réponses séquentielles sans pointe.

La stimulation électrique des ANF chez les animaux avec des paires d'impulsions a également montré une facilitation qui est définie comme une augmentation de l'excitabilité nerveuse causée par une stimulation sous le seuil à de courts intervalles. Outre les études animales, l'effet de facilitation a également été observé chez les receveurs d'IC ​​humains. La facilitation se produit lorsque le neurone ne répond pas à la première impulsion, mais si le potentiel de membrane reste assez longtemps près du seuil, la deuxième impulsion peut produire une réponse. Il a été montré que la facilitation est plus évidente à faible MPI et pour un masqueur d'intensité égale ou inférieure à celle d'une sonde. Bien que l'effet de facilitation ait été observé chez les utilisateurs d'IC ​​humains, la mesure systématique de l'ECAP pour quantifier cet effet n'a pas encore été effectuée. Ainsi, des mesures de télémétrie de réponse neurale (NRT) avec un décalage de masque négatif et des MPI courts doivent être effectuées pour déterminer un comportement non monotone de facilitation et confirmer les prédictions de Cohen dans ses simulations de modèles.

En dehors des considérations temporelles des ANF, le courant électrique se propage largement le long de la cochlée et excite un large éventail de populations d'ANF, ce qui entraîne une diminution de la sélectivité et du nombre de canaux efficaces. Ainsi, la propagation spatiale du champ électrique a un impact majeur sur la résolution spectrale des utilisateurs de CI et diminue l'excitabilité de la population ANF affectée.

Dans l'étude prévue, la réfractaire, la propagation spatiale et les effets de facilitation seront d'abord déterminés à partir des mesures NRT avec les participants CI. Ensuite, tous les phénomènes précités sont intégrés dans une stratégie de codage bio-inspiré pour une meilleure sélection des canaux à plus fort contenu énergétique. Cette nouvelle stratégie sera comparée à la stratégie de codage ACE classique.