Evaluación del entrenamiento de sustitución sensorial audiotáctil en participantes con sordera profunda utilizando la técnica de potencial relacionado con el evento
Summary
Este protocolo está diseñado para explorar los cambios electrofisiológicos subyacentes relacionados con el aprendizaje en sujetos con sordera profunda después de un corto período de entrenamiento en sustitución sensorial audiotáctil mediante la aplicación de la técnica de potencial relacionado con eventos.
Abstract
Este artículo examina la aplicación de métodos basados en electroencefalograma para evaluar los efectos del entrenamiento de sustitución audiotáctil en participantes jóvenes y sordos profundos (PD), con el objetivo de analizar los mecanismos neuronales asociados con la discriminación de sonidos complejos vibrotáctiles. La actividad eléctrica del cerebro refleja cambios neuronales dinámicos, y la precisión temporal de los potenciales relacionados con eventos (ERP) ha demostrado ser clave en el estudio de los procesos bloqueados en el tiempo mientras se realizan tareas conductuales que involucran la atención y la memoria de trabajo.
El protocolo actual fue diseñado para estudiar la actividad electrofisiológica en sujetos con EP mientras realizaban una tarea de rendimiento continuo (CPT) utilizando estímulos de sonido complejos, que consisten en cinco sonidos diferentes de animales entregados a través de un sistema estimulador portátil que se usa en el dedo índice derecho. Como diseño de medidas repetidas, se realizaron grabaciones de electroencefalograma (EEG) en condiciones estándar antes y después de un breve programa de entrenamiento (cinco sesiones de 1 hora durante 15 días), seguidas de corrección de artefactos fuera de línea y promedio de época, para obtener formas de onda individuales y grandes. Los resultados conductuales muestran una mejora significativa en la discriminación y una forma de onda positiva centroparietal similar a P3 más robusta para los estímulos objetivo después del entrenamiento. En este protocolo, los ERP contribuyen a una mayor comprensión de los cambios neuronales relacionados con el aprendizaje en sujetos con EP asociados con la discriminación audiotáctil de sonidos complejos.
Introduction
La sordera profunda temprana es un déficit sensorial que afecta fuertemente la adquisición del lenguaje oral y la percepción de los sonidos ambientales que juegan un papel esencial en la navegación de la vida cotidiana de las personas con audición normal. Una vía sensorial auditiva preservada y funcional nos permite escuchar pasos cuando alguien se acerca fuera del alcance visual, reaccionar al tráfico que se aproxima, sirenas de ambulancias y alarmas de seguridad, y responder a nuestro propio nombre cuando alguien necesita nuestra atención. La audición es, por lo tanto, un sentido vital para el habla, la comunicación, el desarrollo cognitivo y la interacción oportuna con el entorno, incluida la percepción de amenazas potenciales en el entorno. Durante décadas, se ha explorado la viabilidad de la sustitución audiotáctil como un método alternativo de percepción del sonido con el potencial de complementar y facilitar el desarrollo del lenguaje en individuos con discapacidad auditiva severa con resultados limitados 1,2,3. La sustitución sensorial tiene como objetivo proporcionar a los usuarios información ambiental a través de un canal sensorial humano diferente del que se utiliza normalmente; Se ha demostrado que es posible a través de diferentes sistemas sensoriales 4,5. Específicamente, la sustitución sensorial audiotáctil se logra cuando los mecanorreceptores de la piel pueden transducir la energía física de las ondas sonoras que componen la información auditiva en patrones de excitación neuronal que pueden ser percibidos e integrados con las vías somatosensoriales y las áreas corticales somatosensoriales de orden superior6.
Varios estudios han demostrado que los individuos con sordera profunda pueden distinguir el timbre musical únicamente a través de la percepción vibrotáctil7 y discriminar entre hablantes del mismo sexo utilizando señales espectrales de estímulos vibrotáctiles complejos8. Hallazgos más recientes han demostrado que las personas sordas se beneficiaron concretamente de un programa de entrenamiento de percepción audiotáctil breve y bien estructurado, ya que mejoraron significativamente su capacidad para discriminar entre diferentes frecuencias de tonos puros9 y entre tonos puros con diferente duración temporal10. Estos experimentos utilizaron potenciales relacionados con eventos (ERP), métodos de conectividad gráfica y mediciones cuantitativas de electroencefalograma (EEG) para representar y analizar los mecanismos cerebrales funcionales. Sin embargo, la actividad neuronal asociada con la discriminación de sonidos ambientales complejos no se ha examinado antes de este artículo.
Los ERP han demostrado ser útiles para estudiar procesos bloqueados en el tiempo, con una resolución de tiempo increíble del orden de milisegundos, mientras se realizan tareas conductuales que involucran asignación de atención, memoria de trabajo y selección de respuestas11. Como lo describen Luck, Woodman y Vogel12, los ERP son medidas de procesamiento intrínsecamente multidimensionales y, por lo tanto, son adecuadas para medir por separado los subcomponentes de la cognición. En un experimento ERP, la forma de onda ERP continua provocada por la presentación de un estímulo se puede utilizar para observar directamente la actividad neuronal que se interpone entre el estímulo y la respuesta conductual. Otras ventajas de la técnica, como su rentabilidad y su naturaleza no invasiva, la convierten en una opción perfecta para estudiar el curso preciso de los procesos cognitivos en poblaciones clínicas. Además, las herramientas ERP aplicadas en un diseño de medidas repetidas, en el que la actividad cerebral eléctrica de los pacientes se registra más de una vez para estudiar los cambios en la actividad eléctrica después de un programa de entrenamiento o intervención, proporcionan más información sobre los cambios neuronales a lo largo del tiempo.
El componente P3, siendo el potencial cognitivo más ampliamente investigado13, actualmente es reconocido por responder a todo tipo de estímulos, más aparentemente a estímulos de baja probabilidad, o de alta intensidad o significación, o que requieren alguna respuesta conductual o cognitiva14. Este componente también ha demostrado ser extremadamente útil en la evaluación de la eficiencia cognitiva general en modelos clínicos15,16. Una clara ventaja de evaluar los cambios en la forma de onda P3 es que es una respuesta neuronal fácilmente observable debido a su mayor amplitud en comparación con otros componentes más pequeños; Tiene una distribución topográfica centroparietal característica y también es relativamente fácil de obtener utilizando el diseño experimental apropiado17,18,19.
En este contexto, el objetivo de este estudio es explorar los cambios electrofisiológicos relacionados con el aprendizaje en pacientes con sordera profunda después de un entrenamiento durante un corto período en la discriminación del sonido vibrotáctil. Además, las herramientas ERP se aplican para representar la dinámica funcional del cerebro que subyace al compromiso temporal de los recursos cognitivos demandados por la tarea.
Protocol
Representative Results
Discussion
Utilizando herramientas ERP, diseñamos un protocolo para observar y evaluar el desarrollo gradual de las habilidades de discriminación vibrotáctil para distinguir representaciones vibrotáctiles de diferentes tonos puros. Nuestro trabajo previo ha demostrado que la estimulación vibrotáctil es un método alternativo viable de percepción del sonido para personas con sordera profunda. Sin embargo, debido a la complejidad de los sonidos naturales en comparación con los tonos puros, el potencial de discriminación del …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a todos los participantes y sus familias, así como a las instituciones que hicieron posible este trabajo, en particular, la Asociación de Sordos de Jalisco, la Asociación Deportiva, Cultural y Recreativa de Silentes de Jalisco, Educación Incluyente, A.C., y la Preparatoria No. 7. También agradecemos a Sandra Márquez por su contribución a este proyecto. Este trabajo fue financiado por GRANT SEP-CONACYT-221809, GRANT SEP-PRODEP 511-6/2020-8586-UDG-PTC-1594, y el Instituto de Neurociencias (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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