Avaliação do Treinamento de Substituição Sensorial Áudio-Tátil em Participantes com Surdez Profunda Utilizando a Técnica de Potencial Relacionado a Eventos
Summary
Este protocolo é projetado para explorar as mudanças eletrofisiológicas subjacentes relacionadas à aprendizagem em indivíduos com surdez profunda após um curto período de treinamento em substituição sensorial audiotátil, aplicando a técnica potencial relacionada ao evento.
Abstract
Este artigo examina a aplicação de métodos baseados em eletroencefalograma para avaliar os efeitos do treinamento de substituição audiotátil em participantes jovens, profundamente surdos (DP), com o objetivo de analisar os mecanismos neurais associados à discriminação sonora do complexo vibrotátil. A atividade elétrica do cérebro reflete mudanças neurais dinâmicas, e a precisão temporal dos potenciais relacionados a eventos (ERPs) provou ser fundamental no estudo de processos bloqueados pelo tempo durante a execução de tarefas comportamentais que envolvem atenção e memória de trabalho.
O protocolo atual foi projetado para estudar a atividade eletrofisiológica em indivíduos com DP enquanto realizavam uma tarefa de desempenho contínuo (CPT) usando estímulos sonoros complexos, consistindo de cinco sons animais diferentes entregues através de um sistema estimulador portátil usado no dedo indicador direito. Como um desenho de medidas repetidas, os registros de eletroencefalograma (EEG) em condições padrão foram realizados antes e após um breve programa de treinamento (cinco sessões de 1 h ao longo de 15 dias), seguido de correção de artefatos off-line e média de época, para obter formas de onda individuais e de média grande. Os resultados comportamentais mostram uma melhora significativa na discriminação e uma forma de onda positiva centroparietal mais robusta do tipo P3 para os estímulos-alvo após o treinamento. Neste protocolo, os ERPs contribuem para uma maior compreensão das alterações neurais relacionadas à aprendizagem em indivíduos com DP associados à discriminação áudio-tátil de sons complexos.
Introduction
A surdez profunda precoce é um déficit sensorial que afeta fortemente a aquisição da linguagem oral e a percepção de sons ambientais que desempenham um papel essencial na navegação da vida cotidiana para aqueles com audição normal. Uma via sensorial auditiva preservada e funcional nos permite ouvir passos quando alguém está se aproximando fora do alcance visual, reagir ao tráfego que se aproxima, sirenes de ambulância e alarmes de segurança, e responder ao nosso próprio nome quando alguém precisa de nossa atenção. A audição é, portanto, um sentido vital para a fala, comunicação, desenvolvimento cognitivo e interação oportuna com o ambiente, incluindo a percepção de ameaças potenciais no ambiente. Durante décadas, a viabilidade da substituição áudio-tátil como método alternativo de percepção sonora com potencial para complementar e facilitar o desenvolvimento da linguagem em indivíduos com deficiência auditiva grave tem sido explorada com resultados limitados 1,2,3. A substituição sensorial visa fornecer aos usuários informações ambientais através de um canal sensorial humano diferente do normalmente utilizado; tem sido demonstrado ser possível em diferentes sistemas sensoriais 4,5. Especificamente, a substituição sensorial audiotátil é alcançada quando os mecanorreceptores cutâneos podem transduzir a energia física das ondas sonoras que compõem a informação auditiva em padrões de excitação neuronal que podem ser percebidos e integrados com as vias somatossensoriais e áreas corticais somatossensoriais de ordem superior6.
Vários estudos têm demonstrado que indivíduos profundamente surdos podem distinguir o timbre musical apenas através da percepção vibrotátil7 e discriminar entre falantes do mesmo sexo usando pistas espectrais de estímulos vibrotáteis complexos8. Achados mais recentes mostraram que os indivíduos surdos se beneficiaram concretamente de um programa de treinamento de percepção áudio-tátil breve e bem estruturado, pois melhoraram significativamente sua capacidade de discriminar entre diferentes frequências tonais9 e entre tons puros com diferentes durações temporais10. Esses experimentos usaram potenciais relacionados a eventos (ERPs), métodos de conectividade gráfica e medições quantitativas de eletroencefalograma (EEG) para descrever e analisar mecanismos cerebrais funcionais. No entanto, a atividade neural associada à discriminação de sons ambientais complexos não foi examinada antes deste artigo.
Os ERPs têm se mostrado úteis para o estudo de processos com bloqueio de tempo, com incrível resolução de tempo na ordem de milissegundos, durante a execução de tarefas comportamentais que envolvem alocação de atenção, memória de trabalho e seleção de respostas11. Conforme descrito por Luck, Woodman e Vogel12, os ERPs são medidas de processamento intrinsecamente multidimensionais e, portanto, são adequados para medir separadamente os subcomponentes da cognição. Em um experimento de ERP, a forma de onda contínua do ERP provocada pela apresentação de um estímulo pode ser usada para observar diretamente a atividade neural que está interposta entre o estímulo e a resposta comportamental. Outras vantagens da técnica, como sua relação custo-benefício e natureza não invasiva, a tornam perfeita para estudar o curso preciso do tempo dos processos cognitivos em populações clínicas. Além disso, as ferramentas ERP aplicadas em um projeto de medidas repetidas, no qual a atividade cerebral elétrica dos pacientes é registrada mais de uma vez para estudar mudanças na atividade elétrica após um programa de treinamento ou intervenção, fornecem mais informações sobre as mudanças neurais ao longo do tempo.
O componente P3, sendo o potencial cognitivo mais amplamente pesquisado13, é atualmente reconhecido por responder a todos os tipos de estímulos, mais aparentemente a estímulos de baixa probabilidade, ou de alta intensidade ou significância, ou que requerem alguma resposta comportamental ou cognitiva14. Esse componente também tem se mostrado extremamente útil na avaliação da eficiência cognitiva geral em modelos clínicos15,16. Uma vantagem clara de avaliar mudanças na forma de onda P3 é que é uma resposta neural facilmente observável devido à sua maior amplitude em comparação com outros componentes menores; tem uma distribuição topográfica centroparietal característica e também é relativamente fácil de obter utilizando o delineamento experimental adequado17,18,19.
Nesse contexto, o objetivo deste estudo é explorar as alterações eletrofisiológicas relacionadas à aprendizagem em pacientes com surdez profunda após treinamento por um curto período na discriminação sonora vibrotátil. Além disso, as ferramentas ERP são aplicadas para descrever a dinâmica funcional do cérebro subjacente ao envolvimento temporário dos recursos cognitivos exigidos pela tarefa.
Protocol
Representative Results
Discussion
Usando ferramentas ERP, projetamos um protocolo para observar e avaliar o desenvolvimento gradual de habilidades de discriminação vibrotátil para distinguir representações vibrotáteis de diferentes tons puros. Nosso trabalho anterior demonstrou que a estimulação vibrotátil é um método alternativo viável de percepção sonora para indivíduos profundamente surdos. No entanto, devido à complexidade dos sons naturais em comparação com os tons puros, o potencial de discriminação do som da linguagem justifica…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a todos os participantes e suas famílias, bem como às instituições que tornaram este trabalho possível, em particular, Asociación de Sordos de Jalisco, Asociación Deportiva, Cultural y Recreativa de Silentes de Jalisco, Educación Incluyente, A.C., e Preparatoria No. 7. Agradecemos também a Sandra Márquez por sua contribuição para este projeto. Este trabalho foi financiado pela GRANT SEP-CONACYT-221809, GRANT SEP-PRODEP 511-6/2020-8586-UDG-PTC-1594 e pelo Instituto de Neurociências (Universidad de Guadalajara, México).
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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