사건 관련 잠재적 기술을 사용한 심도 난청이 있는 참가자의 청각 감각 대체 훈련 평가
Summary
이 프로토콜은 이벤트 관련 잠재적 기술을 적용하여 청각 감각 대체에 대한 짧은 훈련 기간 후에 심도 난청이 있는 피험자의 근본적인 학습 관련 전기생리학적 변화를 탐구하도록 설계되었습니다.
Abstract
이 논문은 진동 촉각 복합체 소리 차별과 관련된 신경 메커니즘을 분석하기 위해 젊고 심도 청각 장애(PD) 참가자의 청각 대체 훈련의 효과를 평가하기 위해 뇌파 기반 방법의 적용을 조사합니다. 전기적 뇌 활동은 역동적 인 신경 변화를 반영하며, 사건 관련 잠재력 (ERP)의 시간적 정밀도는 주의력과 작업 기억을 포함하는 행동 작업을 수행하면서 시간 고정 프로세스를 연구하는 데 핵심적인 것으로 입증되었습니다.
현재 프로토콜은 PD 피험자가 오른쪽 집게 손가락에 착용하는 휴대용 자극기 시스템을 통해 전달되는 5 가지 동물 소리로 구성된 복잡한 소리 자극을 사용하여 연속 수행 작업 (CPT)을 수행하는 동안 전기 생리 학적 활동을 연구하도록 설계되었습니다. 반복 측정 설계로서, 표준 조건의 뇌파도(EEG) 기록은 간단한 훈련 프로그램(15일 동안 5회의 1시간 세션) 전후에 수행되었으며, 이어서 오프라인 아티팩트 보정 및 에포크 평균화를 수행하여 개별 및 총평균 파형을 얻었습니다. 행동 결과는 차별의 상당한 개선과 훈련 후 목표 자극에 대한 보다 강력한 P3 유사 센트로피에탈 양성 파형을 보여줍니다. 이 프로토콜에서 ERP는 복잡한 소리의 오디오 촉각 차별과 관련된 PD 피험자의 학습 관련 신경 변화에 대한 추가 이해에 기여합니다.
Introduction
초기 심도 난청은 구두 언어 습득과 정상적인 청력을 가진 사람들의 일상 생활을 탐색하는 데 필수적인 역할을하는 환경 소리의 인식에 큰 영향을 미치는 감각 결손입니다. 보존되고 기능적인 청각 감각 경로를 통해 누군가가 시야 범위를 벗어날 때 발소리를 듣고, 다가오는 차량, 구급차 사이렌 및 보안 경보에 반응하고, 누군가가 우리의주의를 필요로 할 때 우리 자신의 이름에 응답 할 수 있습니다. 따라서 오디션은 주변 환경의 잠재적 위협에 대한 인식을 포함하여 언어, 의사 소통,인지 발달 및시기 적절한 환경 상호 작용에 필수적인 감각입니다. 수십 년 동안 중증 청각 장애인의 언어 발달을 보완하고 촉진할 수 있는 잠재력을 가진 대체 소리 인식 방법으로서의 청각 대체의 실행 가능성은제한된 결과로 탐구되었습니다1,2,3. 감각 대체는 일반적으로 사용되는 것과 다른 인간 감각 채널을 통해 사용자에게 환경 정보를 제공하는 것을 목표로합니다. 그것은 다른 감각 시스템 4,5에서 가능하다는 것이 입증되었습니다. 특히, 청각 감각 대체는 피부 기계 수용체가 청각 정보를 구성하는 음파의 물리적 에너지를 체성 감각 경로 및 고차 체성 감각 피질 영역6과 인지하고 통합 할 수있는 신경 흥분 패턴으로 변환 할 수있을 때 달성됩니다.
여러 연구에 따르면 청각 장애인은 진동 촉각 지각7 을 통해서만 음악적 음색을 구별하고 복잡한 진동 촉각 자극8의 스펙트럼 신호를 사용하여 동성 화자를 구별할 수있습니다. 보다 최근의 연구 결과에 따르면 청각 장애인은 서로 다른 순수 톤 주파수9 와 시간적 지속 시간이 다른 순수 톤을 구별하는 능력이 크게 향상되었기 때문에 간단하고 잘 구성된 오디오 촉각 지각 훈련 프로그램의 구체적인 혜택을 받았습니다10. 이 실험은 이벤트 관련 전위 (ERP), 그래프 연결 방법 및 정량적 뇌파 (EEG) 측정을 사용하여 기능적 뇌 메커니즘을 묘사하고 분석했습니다. 그러나 복잡한 환경 소리의 차별과 관련된 신경 활동은이 논문 이전에 조사되지 않았습니다.
ERP는 주의력 할당, 작업 기억 및 응답 선택과 관련된 행동 작업을 수행하는 동안 밀리초 단위의 놀라운 시간 분해능으로 시간 고정 프로세스를 연구하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다11. Luck, Woodman 및 Vogel12에서 설명한 것처럼 ERP는 본질적으로 다차원 처리 방법이므로 인지의 하위 구성 요소를 별도로 측정하는 데 적합합니다. ERP 실험에서 자극의 표현에 의해 유도 된 연속 ERP 파형은 자극과 행동 반응 사이에 삽입되는 신경 활동을 직접 관찰하는 데 사용할 수 있습니다. 비용 효율성 및 비 침습적 특성과 같은이 기술의 다른 장점은 임상 인구에서인지 과정의 정확한 시간 과정을 연구하는 데 완벽하게 적합합니다. 또한 훈련 프로그램이나 개입 후 전기적 활동의 변화를 연구하기 위해 환자의 전기적 뇌 활동을 두 번 이상 기록하는 반복 측정 설계에 적용된 ERP 도구는 시간 경과에 따른 신경 변화에 대한 추가 통찰력을 제공합니다.
가장 광범위하게 연구된 인지 잠재력13인P3 구성 요소는 현재 모든 종류의 자극, 가장 명백하게 낮은 확률, 높은 강도 또는 중요성의 자극 또는 일부 행동 또는 인지 반응14이 필요한 자극에 반응하는 것으로 인식되고 있습니다. 이 구성 요소는 또한 임상 모델15,16에서 일반적인인지 효율성을 평가하는 데 매우 유용한 것으로 입증되었습니다. P3 파형의 변화를 평가하는 분명한 이점은 다른 작은 구성 요소에 비해 진폭이 크기 때문에 쉽게 관찰 할 수있는 신경 반응이라는 것입니다. 그것은 특징적인 centroparietal 지형 분포를 가지며, 또한 적절한 실험 설계17,18,19를 사용하여 이끌어 내기가 비교적 쉽다.
이러한 맥락에서 본 연구의 목적은 생체 촉각 소리 차별에서 짧은 기간 동안 훈련 한 후 심도 난청 환자의 학습 관련 전기 생리 학적 변화를 탐구하는 것입니다. 또한 ERP 도구는 작업에서 요구하는 인지 자원의 일시적인 참여의 기초가 되는 기능적 뇌 역학을 묘사하는 데 적용됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
ERP 도구를 사용하여 서로 다른 순수한 톤의 진동 촉각 표현을 구별하기 위한 진동 촉각 식별 기술의 점진적인 개발을 관찰하고 평가하는 프로토콜을 설계했습니다. 우리의 이전 연구는 진동 촉각 자극이 심오한 청각 장애인을위한 실행 가능한 대체 소리 인식 방법임을 보여주었습니다. 그러나 순수한 톤에 비해 자연스러운 소리의 복잡성 때문에 언어 소리 차별의 가능성은 별도의 탐구가 필요합?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 모든 참가자와 그 가족, 그리고 이 작업을 가능하게 한 기관, 특히 Asociación de Sordos de Jalisco, Asociación Deportiva, Cultural y Recreativa de Silentes de Jalisco, Educación Incluyente, A.C. 및 Preparatoria No. 7에 감사드립니다. 또한이 프로젝트에 기여한 Sandra Márquez에게 감사드립니다. 이 작업은 GRANT SEP-CONACYT-221809, GRANT SEP-PRODEP 511-6/2020-8586-UDG-PTC-1594 및 신경 과학 연구소(멕시코 과달라하라 대학교)의 자금 지원을 받았습니다.
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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