Оценка аудиотактильной сенсорной заместительной тренировки у участников с глубокой глухотой с использованием техники потенциала, связанной с событиями

Ранняя глубокая глухота — это сенсорный дефицит, который сильно влияет на овладение устной речью и восприятие звуков окружающей среды, которые играют важную роль в навигации в повседневной жизни для людей с нормальным слухом. Сохраненный и функциональный слуховой сенсорный путь позволяет нам слышать шаги, когда кто-то приближается вне визуального диапазона, реагировать на встречный трафик, сирены скорой помощи и охранные сигнализации и реагировать на наше собственное имя, когда кто-то нуждается в нашем внимании. Таким образом, прослушивание является жизненно важным чувством для речи, общения, когнитивного развития и своевременного взаимодействия с окружающей средой, включая восприятие потенциальных угроз в своем окружении. На протяжении десятилетий жизнеспособность аудиотактильной замены в качестве альтернативного метода восприятия звука, способного дополнять и облегчать развитие речи у лиц с тяжелыми нарушениями слуха, изучалась с ограниченными результатами ^1,2,3. Сенсорная замена направлена на предоставление пользователям экологической информации через сенсорный канал человека, отличный от обычно используемого; было продемонстрировано, что он возможен в различных сенсорных системах ^4,5. В частности, аудиотактильное сенсорное замещение достигается, когда кожные механорецепторы могут трансдуцировать физическую энергию звуковых волн, которые составляют слуховую информацию, в паттерны возбуждения нейронов, которые могут быть восприняты и интегрированы с соматосенсорными путями и соматосенсорными корковыми^{областями} более высокого порядка 6.

Несколько исследований показали, что глубоко глухие люди могут различать музыкальный тембр исключительно через вибротактильное восприятие⁷ и различать однополых носителей, используя спектральные сигналы сложных вибротактильных стимулов⁸. Более поздние результаты показали, что глухие люди получили конкретную выгоду от краткой, хорошо структурированной программы обучения аудиотактильному восприятию, поскольку они значительно улучшили свою способность различать различные частоты чистого тона⁹ и между чистыми тонами с различной временной длительностью¹⁰. В этих экспериментах использовались потенциалы, связанные с событиями (ERP), методы связности графов и количественные измерения электроэнцефалограммы (ЭЭГ) для изображения и анализа функциональных механизмов мозга. Тем не менее, нейронная активность, связанная с различением сложных звуков окружающей среды, не была изучена до этой статьи.

ERP оказались полезными для изучения процессов, заблокированных во времени, с невероятным временным разрешением в порядке миллисекунд, при выполнении поведенческих задач, которые включают распределение внимания, рабочую память и выбор ответа¹¹. Как описано Luck, Woodman и Vogel¹², ERP по своей сути являются многомерными мерами обработки и поэтому хорошо подходят для отдельного измерения подкомпонентов познания. В эксперименте ERP непрерывная форма сигнала ERP, вызванная представлением стимула, может быть использована для непосредственного наблюдения нейронной активности, которая связана между стимулом и поведенческой реакцией. Другие преимущества метода, такие как его экономическая эффективность и неинвазивный характер, делают его идеальным для изучения точного временного хода когнитивных процессов в клинических популяциях. Кроме того, инструменты ERP, применяемые в конструкции повторяющихся мер, в которой электрическая активность мозга пациентов регистрируется более одного раза для изучения изменений электрической активности после программы обучения или вмешательства, обеспечивают дальнейшее понимание нейронных изменений с течением времени.

Компонент P3, будучи наиболее широко исследованным когнитивным потенциалом¹³, в настоящее время признан реагирующим на все виды стимулов, большинство из которых, по-видимому, реагируют на стимулы с низкой вероятностью или высокой интенсивностью или значимостью, или те, которые требуют некоторой поведенческой или когнитивной реакции¹⁴. Этот компонент также оказался чрезвычайно полезным при оценке общей когнитивной эффективности в клинических моделях^15,16. Явным преимуществом оценки изменений в форме сигнала P3 является то, что это легко наблюдаемый нейронный ответ из-за его большей амплитуды по сравнению с другими меньшими компонентами; он имеет характерное центропариетальное топографическое распределение, а также относительно легко обнаруживается при использовании соответствующей экспериментальной конструкции 17,18,19.

В этом контексте целью данного исследования является изучение связанных с обучением электрофизиологических изменений у пациентов с глубокой глухотой после обучения в течение короткого периода времени в вибротактильной звуковой дискриминации. Кроме того, инструменты ERP применяются для отображения функциональной динамики мозга, лежащей в основе временного задействования когнитивных ресурсов, требуемых задачей.