Вестибулярные имплантаты протестированы на людях

Цель 1: Оптимизация передачи информации от ВИ к мозгу: исследователи изучат два подхода - изменение передаточной функции, которая связывает угловую скорость головы с электрической стимуляцией, применяемой ВИ к каналам ампулярных нервов; и использование уникальной способности VI добавлять шум к вестибулярным афферентным импульсам. Что касается первого, исследовательская группа планирует инициировать исследование основных компонентов передаточной функции, проверяя возможности VI, когда: - базовая скорость стимуляции в состоянии покоя изменяется вверх или вниз; модифицируется временная фильтрация (например, угловая частота фильтра верхних частот) сигнала угловой скорости, записанного датчиком скорости; изменяется наклон линейной составляющей функции гиперболического тангенса, которая связывает отфильтрованную скорость напора с силой стимуляции; и различные режимы модуляции стимуляции используются для кодирования скорости головы (например, изменение амплитуды, частоты или совместная модуляция амплитуды и частоты текущих импульсов). Что касается использования шума, исследователи будут тестировать заданную передаточную функцию с различными амплитудами широкополосного белого электрического шума, наложенного на стимуляцию, кодирующую угловую скорость, чтобы определить, можно ли улучшить передачу информации от VI к мозгу с низким уровнем шума. уровень шума через стохастический резонанс, как это было продемонстрировано в других сенсорных системах. Чтобы определить эффективность этих подходов, исследовательская группа будет измерять три основных вестибулярно-опосредованных поведения (движения глаз, поза и восприятие). В частности, мы сосредоточимся на амплитуде и пороге углового вестибуло-окулярного рефлекса (VOR), порогах восприятия по оси рыскания, а также порогах и амплитуде постурального колебания с целью определения передаточной функции и уровня шума, которые минимизируют пороги (например, , оптимизирует отношение сигнал/шум) и максимизирует амплитуду поведенческих реакций. Одним из следствий этих исследований является изучение того, оптимизируются ли различные поведенческие пути с различными параметрами стимула, как это предполагают предварительные данные.

Цель 2: Характеристика влияния стимуляции VI на клиническое состояние. Вестибулярно-опосредованное поведение имеет решающее значение для благополучия пациента и ухудшается после тяжелого вестибулярного повреждения. Исследователи приступят к оценке клинической полезности ВИ путем количественной оценки ВОР, позы/походки и восприятия с использованием парадигм, которые изолируют вклад ВИ в эти поведения (например, ВОР во время вращения вокруг оси рыскания), или парадигм, которые резюмируют нормальные действия, такие как самостоятельно генерируемая ходьба, которая требует, чтобы мозг синтезировал информацию об угловой скорости, предоставленную VI, с другими сенсомоторными сигналами. Исследователи будут изучать этих пациентов с вестибулопатией до активации ВИ («предварительно»), через час после активации («острая», что дает участникам достаточно времени для адаптации к тонической стимуляции ВИ), а затем ежедневно в течение трех дней во время движения. модулированная стимуляция обеспечивается VI во время нормальной деятельности («хронической»). Исследователи также попросят участников заполнить несколько анкет до стимуляции и снова в состояниях острой и хронической стимуляции, чтобы количественно оценить их субъективные ответы на стимуляцию VI. Они будут включать анкеты, которые характеризуют тяжесть субъективного головокружения и дисбаланса (опросник головокружения с ограниченными возможностями [DHI], шкала уверенности в специфическом балансе деятельности [ABC]); осциллопсия (шкала функционального воздействия осциллопсии); и более общее измерение качества жизни (Краткое обследование здоровья Form-36). Эти анкеты будут изменены, чтобы они отражали текущие уровни симптоматики, поскольку исследовательская группа будет фиксировать изменения в течение короткого периода времени. Исследователи ожидают, что поведение и симптомы улучшатся в период стимуляции, модулированной движением, так что измерения и субъективные отчеты в состоянии «хронической» стимуляции будут ближе к норме, чем в состояниях «острой» или «до» стимуляции. Более сложное поведение (например, равновесие при ходьбе, показатели ABC) улучшаются медленнее, чем поведение, основанное на изолированных признаках угловой скорости (например, VOR по оси рыскания, показатели осциллопсии). В целом, это исследование заложит прочную основу для будущих исследований, в которых исследователи будут дополнительно изучать клиническую полезность ВИ.