Impianti vestibolari testati su soggetti umani

Obiettivo 1: ottimizzare il trasferimento di informazioni dall'IV al cervello: i ricercatori studieranno due approcci: alterare la funzione di trasferimento che mette in relazione la velocità angolare della testa con la stimolazione elettrica applicata dall'IV ai nervi ampollari del canale; e utilizzando la capacità unica dell'IV di aggiungere rumore alle afferenze vestibolari. Per quanto riguarda il primo, il gruppo di studio prevede di avviare l'indagine sui componenti principali della funzione di trasferimento testando le capacità dell'IV quando - il tasso di stimolazione a riposo di base viene modificato verso l'alto o verso il basso; il filtraggio temporale (ad esempio, frequenza d'angolo del filtro passa-alto) del segnale di velocità angolare registrato dal sensore di frequenza viene modificato; la pendenza della componente lineare della funzione tangente iperbolica che mette in relazione la velocità della testa filtrata con la forza di stimolazione è alterata; e diverse modalità di modulazione della stimolazione vengono utilizzate per codificare la velocità della testa (ad esempio, modificando l'ampiezza, la frequenza o co-modulando l'ampiezza e la frequenza degli impulsi correnti). Per quanto riguarda l'uso del rumore, gli investigatori testeranno una data funzione di trasferimento con diverse ampiezze di rumore elettrico bianco a banda larga sovrapposto alla stimolazione che codifica la velocità angolare, per determinare se il trasferimento di informazioni può essere migliorato dall'IV al cervello con basso- rumore di livello tramite risonanza stocastica, come è stato dimostrato in altri sistemi sensoriali. Per determinare l'efficacia di questi approcci, il team di studio misurerà i tre comportamenti di base mediati dal vestibolo (movimenti oculari, postura e percezione). In particolare ci concentreremo sull'ampiezza e la soglia del riflesso vestibolo-oculare angolare (VOR), le soglie percettive dell'asse di imbardata e le soglie e l'ampiezza dell'oscillazione posturale, con l'obiettivo di definire la funzione di trasferimento e il livello di rumore che minimizza le soglie (ad es. , ottimizza il rapporto segnale-rumore) e massimizza l'ampiezza delle risposte comportamentali. Un corollario di questi studi è esaminare se i diversi percorsi comportamentali sono ottimizzati con diversi parametri di stimolo, come suggerito dai dati preliminari.

Obiettivo 2: Caratterizzazione degli effetti della stimolazione VI sullo stato clinico: i comportamenti vestibolari mediati sono cruciali per il benessere del paziente e sono degradati dopo un grave danno vestibolare. Gli investigatori inizieranno la valutazione dell'utilità clinica del VI quantificando il VOR, la postura/andatura e la percezione utilizzando paradigmi che isolano i contributi del VI a questi comportamenti (ad esempio, VOR durante la rotazione dell'asse di imbardata) o paradigmi che ricapitolano le normali attività come camminata autogenerata, che richiede al cervello di sintetizzare le informazioni sulla velocità angolare fornite dall'IV con altri segnali sensomotori. Gli investigatori studieranno questi pazienti vestibolopatici prima che il VI sia attivato ("pre"), un'ora dopo l'attivazione ("acuta", che consente ai partecipanti un tempo adeguato per adattarsi alla stimolazione tonica VI), e poi quotidianamente per tre giorni mentre il movimento- la stimolazione modulata è fornita dall'IV durante le normali attività ("croniche"). Gli investigatori chiederanno inoltre ai partecipanti di completare diversi questionari prima della stimolazione e di nuovo negli stati di stimolazione acuta e cronica per quantificare le loro risposte soggettive alla stimolazione VI. Questi includeranno questionari che caratterizzano la gravità delle vertigini soggettive e dello squilibrio (Dizziness Handicap Inventory [DHI], Activity Specific Balance Confidence Scale [ABC]); oscillopsia (la scala dell'impatto funzionale di Oscillopsia); e una misurazione più generale della qualità della vita (Short Form-36 Health Survey). Questi questionari saranno modificati in modo che riflettano gli attuali livelli di sintomatologia, poiché il team di studio catturerà i cambiamenti in un breve lasso di tempo. I ricercatori si aspettano che il comportamento ei sintomi miglioreranno durante il periodo di stimolazione modulata dal movimento in modo tale che le misurazioni e i rapporti soggettivi nello stato di stimolazione "cronico" saranno più vicini al normale che durante gli stati di stimolazione "acuti" o "pre". Comportamenti più complessi (es. equilibrio mentre si cammina, punteggi ABC) si prevede che migliorino più lentamente rispetto ai comportamenti che si basano su segnali di velocità angolare isolati (ad esempio, VOR dell'asse di imbardata, punteggi di oscillopsia). In sintesi, questo studio fornirà una solida base su cui costruire per la ricerca futura in cui i ricercatori esamineranno ulteriormente l'utilità clinica dell'IV.