Bewertung des audiotaktilen sensorischen Substitutionstrainings bei Teilnehmern mit hochgradiger Taubheit unter Verwendung der ereignisbezogenen Potenzialtechnik

Frühe hochgradige Taubheit ist ein sensorisches Defizit, das den mündlichen Spracherwerb und die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen stark beeinflusst, die eine wesentliche Rolle bei der Navigation im Alltag von Menschen mit normalem Gehör spielen. Ein erhaltener und funktioneller Hörpfad ermöglicht es uns, Schritte zu hören, wenn sich jemand außerhalb der Sichtweite nähert, auf Gegenverkehr, Krankenwagensirenen und Sicherheitsalarme zu reagieren und auf unseren eigenen Namen zu reagieren, wenn jemand unsere Aufmerksamkeit benötigt. Audition ist daher ein wichtiger Sinn für Sprache, Kommunikation, kognitive Entwicklung und rechtzeitige Interaktion mit der Umwelt, einschließlich der Wahrnehmung potenzieller Bedrohungen in der Umgebung. Seit Jahrzehnten wird die Durchführbarkeit der audiotaktilen Substitution als alternative Schallwahrnehmungsmethode mit dem Potenzial, die Sprachentwicklung bei schwerhörigen Menschen zu ergänzen und zu erleichtern, mit begrenzten Ergebnissen untersucht ^1,2,3. Die sensorische Substitution zielt darauf ab, den Nutzern Umweltinformationen über einen menschlichen sensorischen Kanal zur Verfügung zu stellen, der sich von dem normalerweise verwendeten unterscheidet. Es wurde gezeigt, dass es über verschiedene sensorische Systeme hinweg möglich ist ^4,5. Insbesondere wird eine audiotaktile sensorische Substitution erreicht, wenn Hautmechanorezeptoren die physikalische Energie von Schallwellen, die auditive Informationen komponieren, in neuronale Erregungsmuster umwandeln können, die wahrgenommen und in die somatosensorischen Bahnen und somatosensorischen kortikalen Bereiche höherer Ordnung integriert werden können⁶.

Mehrere Studien haben gezeigt, dass hochgradig gehörlose Personen das musikalische Timbre allein durch vibrotaktile Wahrnehmung⁷ unterscheiden und zwischen gleichgeschlechtlichen Sprechern unterscheiden können, indem sie spektrale Hinweise komplexer vibrotaktiler Reize^{verwenden 8}. Neuere Erkenntnisse haben gezeigt, dass gehörlose Personen konkret von einem kurzen, gut strukturierten audio-taktilen Wahrnehmungstrainingsprogramm profitierten, da sie ihre Fähigkeit, zwischen verschiedenen Reintonfrequenzen⁹ und zwischen Reintönen mit unterschiedlicher zeitlicher Dauer¹⁰ zu unterscheiden, signifikant verbesserten. Diese Experimente verwendeten ereignisbezogene Potenziale (ERPs), Graphenkonnektivitätsmethoden und quantitative Elektroenzephalogramm (EEG), um funktionelle Gehirnmechanismen darzustellen und zu analysieren. Die neuronale Aktivität, die mit der Unterscheidung komplexer Umgebungsgeräusche verbunden ist, wurde jedoch vor dieser Arbeit nicht untersucht.

ERPs haben sich als nützlich erwiesen, um zeitgebundene Prozesse mit einer unglaublichen Zeitauflösung in der Größenordnung von Millisekunden zu untersuchen, während Verhaltensaufgaben ausgeführt werden, die Aufmerksamkeitszuweisung, Arbeitsgedächtnis und Antwortauswahl beinhalten¹¹. Wie von Luck, Woodman und Vogel¹² beschrieben, sind ERPs intrinsisch mehrdimensionale Verarbeitungsmaße und eignen sich daher gut, um die Teilkomponenten der Kognition separat zu messen. In einem ERP-Experiment kann die kontinuierliche ERP-Wellenform, die durch die Präsentation eines Stimulus ausgelöst wird, verwendet werden, um die neuronale Aktivität direkt zu beobachten, die zwischen dem Stimulus und der Verhaltensreaktion liegt. Andere Vorteile der Technik, wie ihre Kosteneffizienz und nicht-invasive Natur, machen sie perfekt geeignet, um den genauen zeitlichen Verlauf kognitiver Prozesse in klinischen Populationen zu untersuchen. Darüber hinaus bieten ERP-Tools, die in einem Repeated-Measures-Design angewendet werden, bei dem die elektrische Gehirnaktivität der Patienten mehr als einmal aufgezeichnet wird, um Veränderungen der elektrischen Aktivität nach einem Trainingsprogramm oder einer Intervention zu untersuchen, weitere Einblicke in neuronale Veränderungen im Laufe der Zeit.

Die P3-Komponente, die das am ausführlichsten erforschte kognitive Potential¹³ ist, ist derzeit dafür bekannt, auf alle Arten von Reizen zu reagieren, am offensichtlichsten auf Reize mit geringer Wahrscheinlichkeit oder hoher Intensität oder Signifikanz oder solche, die eine Verhaltens- oder kognitive Reaktion erfordern¹⁴. Diese Komponente hat sich auch bei der Bewertung der allgemeinen kognitiven Effizienz in klinischen Modellen als äußerst nützlich erwiesen^15,16. Ein klarer Vorteil der Beurteilung von Änderungen in der P3-Wellenform besteht darin, dass es sich aufgrund ihrer größeren Amplitude im Vergleich zu anderen kleineren Komponenten um eine leicht beobachtbare neuronale Antwort handelt. Es hat eine charakteristische zentrorietale topographische Verteilung und ist auch relativ leicht mit dem entsprechenden experimentellen Design^17,18,19 zu entlocken.

Ziel dieser Studie ist es in diesem Zusammenhang, die lernbedingten elektrophysiologischen Veränderungen bei Patienten mit hochgradiger Taubheit nach kurzzeitigem Training in vibrotaktiler Klangdiskriminierung zu untersuchen. Darüber hinaus werden ERP-Tools eingesetzt, um die funktionelle Gehirndynamik darzustellen, die dem temporären Einsatz der von der Aufgabe geforderten kognitiven Ressourcen zugrunde liegt.