人工内耳ユーザー向けのバイオにヒントを得たコーディング戦略の評価 (EBCS)

高度なコンビネーション エンコーダ (ACE) 戦略は、人工内耳 (CI) ユーザーが利用できる最も広く使用されている臨床音声処理戦略の 1 つであり、入力音響信号の伝達を最適化しようとしますが、聴覚神経線維 (ANF) を明示的に考慮していません。この情報を伝える能力。 ACE 戦略は、バンドパス高速フーリエ変換 (FFT) フィルターのバンクを使用して、入力サウンド信号の時間フレームを周波数帯域に分解します。 次に、各バンドの時間エンベロープが抽出され、通常、最高のエネルギー コンテンツを持つ 8 ～ 10 個のバンドが選択されて、二相性パルスが振幅変調されます。 この選択は、電気刺激に対する ANF の応答に関係なく実行されます。 ただし、いくつかの研究では、ANF の時間応答特性が電気刺激に制限を課すことが示されています。 それとは別に、典型的には音響の場合よりも大きい神経興奮の広がりの程度は、個々のチャネルで提供される情報を減少させる可能性のある応答をもたらす可能性があります。 したがって、ANFの時間的特性と電場の空​​間的広がりを考慮したコーディング戦略は、CIユーザーにとって有益です。

電気刺激に対する ANF の顕著な時間的特徴の 1 つは、不応性です。 この現象は、活動電位直後の ANF の興奮性の低下として定義でき、電気的に誘発された化合物活動電位 (ECAP) を測定することにより、CI 受信者で観察されています。 不応期は、聴覚神経が次のパルスに応答できない絶対不応期（ARP）と、特定の状況下でニューロンからの応答が可能な相対不応期（RRP）に分けることができます。 ANF は ARP 中に提示された刺激に応答できないため、不応性は CI の最大刺激率に制限を課す可能性があります。

不応性とは別に、進行中の高レートのパルス列は、ANF でスパイク レート適応 (SRA) を生成し、ニューロンはすべてのパルスに応答する能力を徐々に失います。 神経興奮性のこの減少は、不応性によって説明できるよりもさらに大きい. 高レート パルス列での ANF の動物実験では、SRA が示されており、人間の CI ユーザーの ECAP 振幅でも適応が観察されており、刺激レートが増加するにつれて振幅が減少しました。 スパイク率の適応と並行して、調節はスパイク率の減少に寄与する可能性があります。 最初のパルス (マスカー) に対するサブスレッショルド応答があり、マスカー-プローブ間隔 (MPI) が膜電位が静止電位付近またはそれ以下に減衰するのに十分な大きさである場合、順応は 2 番目のパルス (プローブ) 応答の興奮性を低下させます。 . SRA に加えて調節は、ANF の興奮性の低下と見なされ、その効果は、連続した非スパイク応答にわたって蓄積されます。

一対のパルスによる動物のANFの電気刺激も、短い間隔での閾値以下の刺激によって引き起こされる神経興奮性の増加として定義される促進を示しています。 動物研究とは別に、促進効果は人間の CI 受信者でも観察されています。 促進は、ニューロンが最初のパルスに応答しない場合に発生しますが、膜電位がしきい値付近に十分長く留まると、2 番目のパルスが応答を生成する可能性があります。 促進は、低い MPI で、およびプローブの強度以下の強度のマスカーでより明白であることが示されました。 促進効果は人間の CI ユーザーで観察されましたが、この効果を定量化するための体系的な ECAP 測定はまだ実行されていません。 したがって、負のマスカー オフセットと短い MPI を使用したニューラル レスポンス テレメトリー (NRT) 測定を実行して、ファシリテーションの非単調な動作を決定し、Cohen のモデル シミュレーションでの予測を確認する必要があります。

ANFの一時的な考慮事項とは別に、電流は蝸牛に沿って広く広がり、広範囲のANF集団を励起し、選択性と有効チャネル数の減少につながります。 したがって、電場の空間的な広がりは、CI ユーザーのスペクトル分解能に大きな影響を与え、影響を受ける ANF 集団の興奮性を低下させます。

計画された研究の難治性、空間的広がり、および促進効果は、最初にCI参加者のNRT測定から決定されます。 次に、前述のすべての現象がバイオに着想を得たコーディング戦略に統合され、エネルギー含有量が最も高いチャネルをより適切に選択できます。 この新しい戦略は、従来の ACE コーディング戦略と比較されます。