Vestibulære implantater testet i mennesker

Mål1: Optimalisering av informasjonsoverføring fra VI til hjernen: etterforskerne vil studere to tilnærminger - å endre overføringsfunksjonen som relaterer hodets vinkelhastighet til den elektriske stimuleringen som påføres av VI til kanalens ampullærnerver; og utnytte VIs unike evne til å legge til støy til vestibulære afferenter. Når det gjelder førstnevnte, planlegger studieteamet å starte undersøkelse av hovedkomponentene i overføringsfunksjonen ved å teste VIs evner når - baseline hvilestimuleringshastigheten endres opp eller ned; den tidsmessige filtreringen (f.eks. hjørnefrekvensen til høypassfilteret) av vinkelhastighetssignalet registrert av hastighetssensoren modifiseres; helningen til den lineære komponenten til den hyperbolske tangensfunksjonen som relaterer filtrert hodehastighet til stimuleringsstyrken er endret; og forskjellige moduser for stimuleringsmodulasjon brukes for å kode hodehastighet (f.eks. modifisering av amplituden, hastigheten eller komodulering av amplituden og hastigheten til strømpulsene). Når det gjelder bruk av støy, vil etterforskerne teste en gitt overføringsfunksjon med forskjellige amplituder av bredbånds hvit elektrisk støy overlagret stimuleringen som koder for vinkelhastighet, for å finne ut om informasjonsoverføring kan forbedres fra VI til hjernen med lav- nivåstøy via stokastisk resonans, som har blitt demonstrert i andre sensoriske systemer. For å bestemme effektiviteten av disse tilnærmingene, vil studieteamet måle de tre grunnleggende vestibulære medierte atferdene (øyebevegelser, holdning og persepsjon). Spesielt vil vi fokusere på amplituden og terskelen til den vinkelmessige vestibulo-okulære refleksen (VOR), yaw-akse perseptuelle terskler og postural sway terskler og amplitude, med mål om å definere overføringsfunksjonen og støynivået som minimerer terskler (f.eks. , optimerer signal-til-støy-forholdet) og maksimerer amplituden til adferdsresponsene. En konsekvens av disse studiene er å undersøke om de forskjellige atferdsveiene er optimalisert med forskjellige stimulusparametere, som antydet av de foreløpige dataene.

Mål 2: Karakterisering av virkningene av VI-stimulering på klinisk status: Vestibulær-mediert atferd er avgjørende for pasientens velvære og forringes etter alvorlig vestibulær skade. Etterforskerne vil starte vurderingen av VIs kliniske nytte ved å kvantifisere VOR, holdning/gang og persepsjon ved å bruke paradigmer som isolerer VIs bidrag til disse atferdene (f. selvgenerert gange, som krever at hjernen syntetiserer vinkelhastighetsinformasjonen gitt av VI med andre sensorimotoriske signaler. Forskerne vil studere disse vestibulopatiske pasientene før VI aktiveres ('pre'), en time etter aktivering ('akutt', som gir deltakerne tilstrekkelig tid til å tilpasse seg den toniske VI-stimuleringen), og deretter daglig i tre dager mens de er i bevegelse. modulert stimulering gis av VI under normale aktiviteter ('kronisk'). Undersøkerne vil også la deltakerne fylle ut flere spørreskjemaer før stimulering og igjen i akutte og kroniske stimuleringstilstander for å kvantifisere deres subjektive svar på VI-stimulering. Disse vil inkludere spørreskjemaer som karakteriserer alvorlighetsgraden av subjektiv svimmelhet og ubalanse (Dizziness Handicap Inventory [DHI], Activities Specific Balance Confidence Scale [ABC]); oscillopsia (Oscillopsia Functional Impact Scale); og en mer generell livskvalitetsmåling (Short Form-36 Health Survey). Disse spørreskjemaene vil bli modifisert slik at de gjenspeiler gjeldende nivåer av symptomatologi, siden studieteamet vil fange opp endringer over en kort tidsramme. Forskerne forventer at atferd og symptomer vil forbedres i løpet av perioden med bevegelsesmodulert stimulering, slik at målinger og subjektive rapporter i "kronisk" stimuleringstilstand vil være nærmere normal enn under "akutt" eller "pre" stimuleringstilstand. Mer kompleks atferd (f.eks. balanse mens du går, ABC-score) er spådd å forbedre seg langsommere enn atferd som er avhengig av isolerte signaler om vinkelhastighet (f. I sum vil denne studien gi et solid grunnlag å bygge på for fremtidig forskning der etterforskerne vil undersøke den kliniske nytten av VI.