Évaluation de la formation audio-tactile à la substitution sensorielle chez les participants atteints de surdité profonde à l’aide de la technique du potentiel lié à l’événement
Summary
Ce protocole est conçu pour explorer les changements électrophysiologiques sous-jacents liés à l’apprentissage chez les sujets atteints de surdité profonde après une courte période de formation en substitution sensorielle audio-tactile en appliquant la technique du potentiel lié à l’événement.
Abstract
Cet article examine l’application de méthodes basées sur l’électroencéphalogramme pour évaluer les effets de la formation de substitution audio-tactile chez les jeunes participants profondément sourds (MP), dans le but d’analyser les mécanismes neuronaux associés à la discrimination sonore complexe vibrotactile. L’activité électrique du cerveau reflète les changements neuronaux dynamiques, et la précision temporelle des potentiels liés aux événements (ERP) s’est avérée essentielle dans l’étude des processus verrouillés dans le temps tout en effectuant des tâches comportementales impliquant l’attention et la mémoire de travail.
Le protocole actuel a été conçu pour étudier l’activité électrophysiologique chez les sujets atteints de MP pendant qu’ils effectuaient une tâche de performance continue (CPT) en utilisant des stimuli sonores complexes, consistant en cinq sons animaux différents délivrés par un système de stimulateur portable porté sur l’index droit. En tant que conception à mesures répétées, des enregistrements d’électroencéphalogramme (EEG) dans des conditions standard ont été effectués avant et après un bref programme de formation (cinq séances de 1 h sur 15 jours), suivi d’une correction d’artefacts hors ligne et d’une moyenne d’époque, afin d’obtenir des formes d’onde individuelles et moyennes grandioses. Les résultats comportementaux montrent une amélioration significative de la discrimination et une forme d’onde positive centropariétale de type P3 plus robuste pour les stimuli cibles après l’entraînement. Dans ce protocole, les ERP contribuent à une meilleure compréhension des changements neuronaux liés à l’apprentissage chez les sujets de MP associés à la discrimination audio-tactile de sons complexes.
Introduction
La surdité profonde précoce est un déficit sensoriel qui a un impact important sur l’acquisition du langage oral et la perception des sons environnementaux qui jouent un rôle essentiel dans la vie quotidienne des personnes ayant une audition normale. Une voie sensorielle auditive préservée et fonctionnelle nous permet d’entendre des pas lorsque quelqu’un s’approche hors de portée visuelle, de réagir à la circulation venant en sens inverse, aux sirènes d’ambulance et aux alarmes de sécurité, et de répondre à notre propre nom lorsque quelqu’un a besoin de notre attention. L’audition est donc un sens vital pour la parole, la communication, le développement cognitif et l’interaction opportune avec l’environnement, y compris la perception des menaces potentielles dans son environnement. Pendant des décennies, la viabilité de la substitution audio-tactile en tant que méthode alternative de perception sonore ayant le potentiel de compléter et de faciliter le développement du langage chez les personnes gravement malentendantes a été explorée avec des résultats limités 1,2,3. La substitution sensorielle vise à fournir aux utilisateurs des informations environnementales par le biais d’un canal sensoriel humain différent de celui normalement utilisé; Il a été démontré qu’il est possible à travers différents systèmes sensoriels 4,5. Plus précisément, la substitution sensorielle audio-tactile est obtenue lorsque les mécanorécepteurs cutanés peuvent transduire l’énergie physique des ondes sonores qui composent l’information auditive en modèles d’excitation neuronale qui peuvent être perçus et intégrés aux voies somatosensorielles et aux aires corticales somatosensorielles d’ordre supérieur6.
Plusieurs études ont démontré que les personnes sourdes profondes peuvent distinguer le timbre musical uniquement par la perception vibrotactile7 et discriminer entre les locuteurs de même sexe en utilisant des indices spectraux de stimuli vibrotactiles complexes8. Des résultats plus récents ont montré que les personnes sourdes bénéficiaient concrètement d’un programme d’entraînement à la perception audio-tactile bref et bien structuré, car elles amélioraient considérablement leur capacité à distinguer les différentes fréquences tonales pures9 et entre les tons purs avec une durée temporelle différente10. Ces expériences ont utilisé des potentiels liés aux événements (ERP), des méthodes de connectivité graphique et des mesures quantitatives d’électroencéphalogramme (EEG) pour décrire et analyser les mécanismes fonctionnels du cerveau. Cependant, l’activité neuronale associée à la discrimination des sons environnementaux complexes n’a pas été examinée avant cet article.
Les ERP se sont révélés utiles pour étudier les processus verrouillés dans le temps, avec une résolution temporelle incroyable de l’ordre de la milliseconde, tout en effectuant des tâches comportementales impliquant une allocation d’attention, une mémoire de travail et une sélection de réponse11. Comme décrit par Luck, Woodman et Vogel12, les ERP sont intrinsèquement des mesures de traitement multidimensionnelles et sont donc bien adaptés pour mesurer séparément les sous-composantes de la cognition. Dans une expérience ERP, la forme d’onde ERP continue provoquée par la présentation d’un stimulus peut être utilisée pour observer directement l’activité neuronale qui s’interpose entre le stimulus et la réponse comportementale. D’autres avantages de la technique, tels que son rapport coût-efficacité et sa nature non invasive, en font un choix idéal pour étudier l’évolution précise des processus cognitifs dans les populations cliniques. En outre, les outils ERP appliqués dans une conception à mesures répétées, dans laquelle l’activité cérébrale électrique des patients est enregistrée plus d’une fois pour étudier les changements dans l’activité électrique après un programme de formation ou une intervention, fournissent un aperçu supplémentaire des changements neuronaux au fil du temps.
La composante P3, étant le potentiel cognitif le plus étudié13, est actuellement reconnue pour répondre à toutes sortes de stimuli, la plupart apparemment à des stimuli de faible probabilité, ou de haute intensité ou signification, ou ceux qui nécessitent une réponse comportementale ou cognitive14. Cette composante s’est également révélée extrêmement utile pour évaluer l’efficacité cognitive générale dans les modèles cliniques15,16. Un avantage évident de l’évaluation des changements dans la forme d’onde P3 est qu’il s’agit d’une réponse neuronale facilement observable en raison de sa plus grande amplitude par rapport à d’autres composants plus petits; Il a une distribution topographique centropariétale caractéristique et est également relativement facile à obtenir en utilisant le plan expérimental approprié17,18,19.
Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est d’explorer les changements électrophysiologiques liés à l’apprentissage chez les patients atteints de surdité profonde après une formation de courte période à la discrimination sonore vibrotactile. En outre, les outils ERP sont appliqués pour décrire la dynamique cérébrale fonctionnelle sous-jacente à l’engagement temporaire des ressources cognitives exigées par la tâche.
Protocol
Representative Results
Discussion
À l’aide d’outils ERP, nous avons conçu un protocole pour observer et évaluer le développement progressif des compétences de discrimination vibrotactile pour distinguer les représentations vibrotactiles de différents tons purs. Nos travaux antérieurs ont démontré que la stimulation vibrotactile est une méthode alternative viable de perception sonore pour les personnes profondément sourdes. Cependant, en raison de la complexité des sons naturels par rapport aux sons purs, le potentiel de discrimination so…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions tous les participants et leurs familles, ainsi que les institutions qui ont rendu ce travail possible, en particulier l’Asociación de Sordos de Jalisco, l’Asociación Deportiva, Cultural y Recreativa de Silentes de Jalisco, l’Educación Incluyente, A.C., et les Preparatoria No. 7. Nous remercions également Sandra Márquez pour sa contribution à ce projet. Ce travail a été financé par GRANT SEP-CONACYT-221809, GRANT SEP-PRODEP 511-6/2020-8586-UDG-PTC-1594 et le Neuroscience Institute (Universidad de Guadalajara, Mexique).
Materials
| Audacity | Audacity team | audacityteam.org | Free, open source, cross-platform audio editing software |
| Audiometer | Resonance | r17a | |
| EEG analysis Software | Neuronic , S.A. | ||
| EEG recording Software | Neuronic , S.A. | ||
| Electro-Cap | Electro-cap International, Inc. | E1-M | Cap with 19 active electrodes, adjustable straps and chest harness. |
| Electro-gel | Electro-cap International, Inc. | ||
| External computer speakers | |||
| Freesound | Music technology group | freesound.org | Database of Creative Commons Licensed sounds |
| Hook and loop fastner | Velcro | ||
| IBM SPSS (Statistical Package for th Social Sciences) | IBM | ||
| Individual electrodes | Cadwell | Gold Cup, 60 in | |
| MEDICID-5 | Neuronic, S.A. | EEG recording equipment (includes amplifier and computer). | |
| Nuprep | Weaver and company | ECG & EEG abrasive skin prepping gel | |
| Portable computer with touch screen | Dell | ||
| SEVITAC-D | Centro Camac, Argentina. Patented by Luis Campos (2002). | http://sevitac-d.com.ar/ | Portable stimulator system is worn on the index-finger tip and it consists of a tiny flexible plastic membrane with a 78.5 mm2 surface area that vibrates in response to sound pressure waves via analog transmission. It has a sound frequency range from 10 Hz to 10 kHz. |
| Stimulus presentation Software Mindtracer | Neuronics, S.A. | ||
| Stimulation computer monitor and keyboard | |||
| Tablet computer | Lenovo | ||
| Ten20 Conductive Neurodiagnostic Electrode paste | weaver and company |
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