イベント関連電位技術を用いた重度難聴参加者における音声触覚代替訓練の評価
Summary
このプロトコルは、重度の難聴のある被験者の根底にある学習関連の電気生理学的変化を調査するように設計されています イベント関連電位技術を適用することにより、聴覚触覚代替の短いトレーニング期間の後。
Abstract
本稿では,脳波を用いた方法を用いて,若年重度難聴者(PD)参加者における音声触覚代替トレーニングの効果を評価し,振動触覚の複雑な音の識別に関連する神経機構の解析を目指した。電気的脳活動は動的な神経変化を反映しており、事象関連電位(ERP)の時間的精度は、注意と作業記憶を伴う行動タスクを実行しながら、タイムロックされたプロセスを研究する上で重要であることが証明されています。
現在のプロトコルは、PD被験者が複雑な音刺激を使用して連続パフォーマンスタスク(CPT)を実行している間の電気生理学的活動を研究するように設計されました。反復測定設計として、標準状態での脳波記録を簡単なトレーニングプログラム(15日間で5回の1時間セッション)の前後に実行し、その後オフラインでアーチファクト補正とエポック平均化を行い、個々の波形と総平均波形を取得しました。行動結果は、トレーニング後の標的刺激に対する識別の有意な改善とより堅牢なP3様頭頂中心正波形を示しています。このプロトコルでは、ERPは、複雑な音の音声触覚識別に関連するPD被験者の学習関連の神経変化のさらなる理解に貢献します。
Introduction
初期の重度の難聴は、口頭言語の習得と、通常の聴覚を持つ人々の日常生活をナビゲートする上で不可欠な役割を果たす環境音の知覚に強く影響する感覚障害です。保存された機能的な聴覚感覚経路により、誰かが視界外に近づいているときに足音を聞いたり、対向車、救急車のサイレン、セキュリティアラームに反応したり、誰かが私たちの注意を必要とするときに自分の名前に反応したりできます。したがって、聴覚は、スピーチ、コミュニケーション、認知発達、および周囲の潜在的な脅威の認識を含む、環境とのタイムリーな相互作用にとって重要な感覚です。何十年もの間、重度の聴覚障害のある個人の言語発達を補完および促進する可能性のある代替の音知覚方法としての音声触覚代替の実行可能性は、限られた結果で調査されてきました1,2,3。感覚代替は、通常使用されるものとは異なる人間の感覚チャネルを通じてユーザーに環境情報を提供することを目的としています。異なる感覚系にわたって可能であることが実証されている4、5。具体的には、皮膚機械受容器が聴覚情報を構成する音波の物理的エネルギーを、体性感覚経路および高次体性感覚皮質領域と知覚および統合できるニューロン興奮パターンに変換できるときに、音声触覚代替が達成されます6。
いくつかの研究は、重度の聴覚障害者が振動触覚7のみによって音楽音色を区別し、 複雑な振動触覚刺激のスペクトル手がかりを使用して同性話者を識別できることを示しました8。より最近の調査結果によると、聴覚障害者は、異なる純音周波数9 と異なる時間持続時間10の純音を区別する能力を大幅に改善したため、簡潔で適切に構成された音声触覚トレーニングプログラムの恩恵を受けました。これらの実験では、事象関連電位(ERP)、グラフ接続方法、および定量的脳波(EEG)測定を使用して、機能的な脳のメカニズムを描写および分析しました。しかし、複雑な環境音の識別に関連する神経活動は、この論文まで検討されていませんでした。
ERPは、注意の配分、作業記憶、および応答の選択を含む行動タスクを実行しながら、ミリ秒オーダーの信じられないほどの時間分解能で、タイムロックされたプロセスの研究に役立つことが証明されています11。Luck、Woodman、およびVogel12で説明されているように、ERPは本質的に多次元の処理尺度であるため、認知のサブコンポーネントを個別に測定するのに適しています。ERP実験では、刺激の提示によって誘発される連続ERP波形を使用して、刺激と行動応答の間に介在する神経活動を直接観察することができます。費用対効果や非侵襲的な性質など、この技術の他の利点により、臨床集団における認知プロセスの正確な時間経過を研究するのに最適です。さらに、患者の電気的脳活動を複数回記録して、トレーニングプログラムまたは介入後の電気的活動の変化を研究する反復測定設計に適用されるERPツールは、時間の経過に伴う神経変化へのさらなる洞察を提供します。
最も広く研究されている認知電位13であるP3成分は、現在、あらゆる種類の刺激、最も明らかに低い確率、または高強度または有意な刺激、または何らかの行動的または認知的応答を必要とする刺激に反応することが認識されている14。このコンポーネントは、臨床モデル15,16における一般的な認知効率を評価するのにも非常に有用であることが証明されています。P3波形の変化を評価することの明らかな利点は、他の小さな成分と比較して振幅が大きいため、容易に観察できる神経応答であるということです。それは特徴的な中心頭頂地形分布を有し、適切な実験計画を用いて引き出すことも比較的容易である17,18,19。
これに関連して、この研究の目的は、 重度の難聴患者における学習関連の電気生理学的変化 振動触覚音識別の短期間のトレーニング後。さらに、ERPツールは、タスクによって要求される認知リソースの一時的な関与の根底にある機能的な脳のダイナミクスを描くために適用されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
ERPツールを使用して、異なる純音の振動触覚表現を区別するための振動触覚識別スキルの段階的な発達を観察および評価するためのプロトコルを設計しました。私たちの以前の研究は、振動触覚刺激が重度の聴覚障害者にとって実行可能な代替音知覚方法であることを示しました。ただし、純粋な音に比べて自然音は複雑であるため、言語音の識別の可能性については、別の調査が必要です?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
参加者とその家族、そしてこの作業を可能にした機関、特にハリスコ州ソルドス協会、デポルティーバ協会、ハリスコ州沈黙文化会、教育インクルーエンテ、AC、プレパラトリアNo.7に感謝します。また、このプロジェクトへの貢献に対してサンドラ・マルケスに感謝します。この研究は、GRANT SEP-CONACYT-221809、GRANT SEP-PRODEP 511-6/2020-8586-UDG-PTC-1594、および神経科学研究所(メキシコ、グアダラハラ大学)によって資金提供されました。
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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