Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của Polarity xung đến ngưỡng và sự gia tăng độ lớn không monotonic ở người sử dụng cấy ghép ốc tai
Tóm tắt
Hầu hết các thiết bị cấy ghép ốc tai (CIs) kích hoạt các điện cực của chúng một cách không đồng thời để loại bỏ sự tương tác của trường điện. Tuy nhiên, màng của các sợi dây thần kinh thính giác cần thời gian để trở về trạng thái nghỉ, dẫn đến khả năng phóng điện lên một xung bị ảnh hưởng bởi các xung trước đó. Ở đây, chúng tôi cung cấp bằng chứng mới về ảnh hưởng của polarities xung và mức dòng điện đối với những tương tác này. Trong thí nghiệm 1, ngưỡng phát hiện và mức độ thoải mái nhất (MCLs) được đo ở người sử dụng CI cho các chuỗi xung 100-Hz bao gồm hai xung hai pha liên tiếp cùng polarities hoặc đối nghịch. Tất cả các kết hợp của polarities đã được nghiên cứu: anodic-cathodic-anodic-cathodic (ACAC), CACA, ACCA và CAAC. Ngưỡng thấp hơn khi các pha liền kề của hai xung có cùng polarities (ACCA và CAAC) so với khi chúng khác nhau (ACAC và CACA). Một số đối tượng cho thấy ngưỡng thấp hơn cho ACCA so với CAAC trong khi những người khác cho thấy xu hướng ngược lại, chứng tỏ rằng độ nhạy với polarities ở ngưỡng là có thật và phụ thuộc vào đối tượng hoặc điện cực. Ngược lại, các xung anodic (CAAC) luôn cho thấy MCL thấp hơn so với các xung cathodic (ACCA), xác nhận các báo cáo trước đó. Trong các thí nghiệm 2 và 3, các đối tượng so sánh độ lớn của một số chuỗi xung khác nhau về mức dòng điện riêng cho ACCA và CAAC. Đối với 40% các điện cực được thử nghiệm, độ lớn phát triển không monotonic theo mức dòng điện cho ACCA nhưng không bao giờ cho CAAC. Phát hiện này có thể liên quan đến sự tắc nghẽn dẫn truyền của các điện thế hành động dọc theo các sợi do một sự giảm cực mạnh ở các quá trình trung ương của chúng. Phân tích thêm cho thấy rằng các điện cực cho thấy ngưỡng thấp hơn cho ACCA so với CAAC thì có khả năng hơn để cho sự tăng trưởng độ lớn không monotonic. Được đề xuất rằng độ nhạy với polarities ở ngưỡng phản ánh sức khỏe thần kinh cục bộ và các xung anodic không đối xứng nên được ưu tiên sử dụng để truyền đạt thông tin âm thanh trong khi tránh những cảm giác độ lớn bất thường.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Bahmer A, Baumann U (2013) Effects of electrical pulse polarity shape on intra cochlear neural responses in humans: triphasic pulses with cathodic second phase. Hear Res 306:123–130
Bierer JA (2010) Probing the electrode-neuron interface with focused cochlear implant stimulation. Trends Amplif 14:84–95
Boulet J, White M, Bruce IC (2016) Temporal considerations for stimulating spiral ganglion neurons with cochlear implants. J Assoc Res Otolaryngol 17:1–17
Carlyon RP, Deeks JM, Macherey O (2013) Polarity effects on place pitch and loudness for three cochlear-implant designs and at different cochlear sites. J Acoust Soc Am 134:503–509
Cosentino S, Carlyon RP, Deeks JM, Parkinson W, Bierer JA (2016) Rate discrimination, gap detection and ranking of temporal pitch in cochlear implant users. J Assoc Res Otolaryngol 17:371–382
de Balthasar C, Boëx C, Cosendai G, Valentini G, Sigrist A, Pelizzone M (2003) Channel interactions with high-rate biphasic electrical stimulation in cochlear implant subjects. Hear Res 182:77–87
Eddington DK, Noel VA, Rabinowitz WM, Svirsky MA, Tierney J, Zissman MA (1994) Speech processors for auditory prostheses. Eighth quarterly progress report, NIH Contract N01-DC-2-2402.
Favre E, Pelizzone M (1993) Channel interactions in patients using the Ineraid multichannel cochlear implant. Hear Res 66:150–156
Frijns JH, de Snoo SL, ten Kate JH (1996) Spatial selectivity in a rotationally symmetric model of the electrically stimulated cochlea. Hear Res 95:33–48
Hartmann R, Topp G, Klinke R (1984) Discharge patterns of cat primary auditory fibers with electrical stimulation of the cochlea. Hear Res 13:47–62
Karg SA, Lackner C, Hemmert W (2013) Temporal interaction in electrical hearing elucidates auditory nerve dynamics in humans. Hear Res 299:10–18
Khan AM, Handzel O, Burgess BJ, Damian D, Eddington DK, Nadol JB Jr (2005) Is word recognition correlated with the number of surviving spiral ganglion cells and electrode insertion depth in human subjects with cochlear implants? Laryngoscope 115:672–677
Laneau J, Boets B, Moonen M, van Wieringen A, Wouters J (2005) A flexible research auditory platform using acoustic or electric stimuli for adults and young children. J Neurosci Methods 142:131–136
Long CJ, Nimmo-Smith I, Baguley DM, O’Driscoll M, Ramsden R, Otto SR, Axon PR, Carlyon RP (2005) Optimizing the clinical fit of auditory brain stem implants. Ear Hear 26:251–262
Macherey O, van Wieringen A, Carlyon RP, Deeks JM, Wouters J (2006) Asymmetric pulses in cochlear implants: effects of pulse shape, polarity and rate. J Assoc Res Otolaryngol 7:253–266
Macherey O, Carlyon RP, van Wieringen A, Wouters J (2007) A dual-process integrator-resonator model of the electrically stimulated human auditory nerve. J Assoc Res Otolaryngol 8:84–104
Macherey O, Carlyon RP, van Wieringen A, Deeks JM, Wouters J (2008) Higher sensitivity of human auditory nerve fibers to positive electrical currents. J Assoc Res Otolaryngol 9:241–251
Macherey O, Carlyon R (2014) Re-examining the upper limit of temporal pitch. J Acoust Soc Am 136:3186–3199
Macherey O, Cazals Y (2016) Effects of pulse shape and polarity on sensitivity to cochlear implant stimulation: a chronic study in guinea pigs. Adv Exp Med Biol 894:133–142
Middlebrooks JC (2004) Effects of cochlear-implant pulse rate and inter-channel timing on channel interactions and thresholds. J Acoust Soc Am 116:452–468
Miller CA, Abbas PJ, Rubinstein JT, Robinson BK, Matsuoka AJ, Woodworth G (1998) Electrically evoked compound action potentials of guinea pig and cat: responses to monopolar, monophasic stimulation. Hear Res 119:142–154
Moon AK, Zwolan TA, Pfingst BE (1993) Effects of phase duration on detection of electrical stimulation of the human cochlea. Hear Res 67:166–178
Morsnowski A, Charasse B, Collet L, Killian M, Müller-Deile J (2006) Measuring the refractoriness of the electrically stimulated auditory nerve. Audiol Neurootol 11:389–402
Nadol JB Jr, Shiao JY, Burgess BJ, Ketten DR, Eddington DK, Gantz BJ, Kos I, Montandon P, Coker NJ, Roland JT Jr, Shallop JK (2001) Histopathology of cochlear implants in humans. Ann Otol Rhinol Laryngol 110:883–891
Nelson DA, Donaldson GS (2001) Psychophysical recovery from single-pulse forward masking in electric hearing. J Acoust Soc Am 109:2921–2933
Ranck JB Jr (1975) Which elements are excited in electrical stimulation of mammalian central nervous system: a review. Brain Res 98:417–440
Rattay F (1999) The basic mechanism for the electrical stimulation of the nervous system. Neuroscience 89:335–346
Rasbah J, Steele F, Browne W, Goldstein H (2009) A user’s guide to MLwiN, version 2.10. Centre for Multilevel Modelling, University of Bristol, Bristol, UK.
Rattay F, Lutter P, Felix H (2001) A model of the electrically excited human cochlear neuron. I. Contribution of neural substructures to the generation and propagation of spikes. Hear Res 153:43–63
Rubinstein JT (1993) Axon termination conditions for electrical stimulation. IEEE Trans Biomed Eng 40:654–663
Wilson BS, Finley CC, Lawson DT, Wolford RD, Eddington DK, Rabinowitz WM (1991) Better speech recognition with cochlear implants. Nature 352:236–238