Forbedret Høring Forventes For Implantatmodtagere

{h1}

Forskere arbejder på en ny enhed, der kunne forbedre lydopløsningen for døve individer, der vælger cochleære implantater.

Denne 4-delt serie, udgivet til sammenfald med Brain Awareness Week, fremhæver investeringer foretaget af National Science Foundation's Engineering Directorate for at udvikle avancerede værktøjer og teknologier, der vil fremme vores forståelse af hjernen.

Det cochleære implantat anses generelt for at være den mest succesfulde neurale protes på markedet. Implantatet, som hjælper døve individer opfatter lyd, oversætter auditive oplysninger til elektriske signaler, der går direkte til hjernen, omgå celler, der ikke tjener denne funktion, som de burde, fordi de er beskadige.

Ifølge National Institute for Døvhed og Andre Kommunikationsforstyrrelser har omkring 188.000 mennesker over hele verden fået cochlearimplantater, da disse enheder blev introduceret i begyndelsen af ​​1980'erne, herunder omkring 41.500 voksne og 25.500 børn i USA.

På trods af deres udbredelse har cochlearimplantater en lang vej at gå, før deres præstationer er sammenlignelige med det intakte menneskelige øre. Ledet af Pamela Bhatti, Ph.D., et team af forskere ved Georgia Institute of Technology har udviklet en ny type grænseflade mellem enheden og hjernen, der kunne dramatisk forbedre lydkvaliteten af ​​den næste generation af implantater.

En normal øreproces lytter til, hvordan en Rube Goldberg-maskine vælter en lyskontakt - via en perfekt tidsbestemt kædereaktion, der involverer et antal stykker og dele. For det første bevæger lyden sig ned gennem kanalen af ​​yderøret, der rammer trommehinden og får det til at vibrere. Vibrationen i trommehinden forårsager små knogler i mellemøret til at vibrere, hvilket igen skaber bevægelse i væsken af ​​det indre øre eller cochlea. Dette bevirker bevægelse i små strukturer kaldet hårceller, som omsætter bevægelsen til elektriske signaler, der rejser til hjernen via den auditive nerve.

Dysfunktionelle hårceller er den mest almindelige synder i en form for høretab kaldet sensorineural døvhed, opkaldt efter den resulterende sammenbrud i kommunikationen mellem øret og hjernen. Nogle gange virker hårcellerne ikke korrekt fra fødslen, men alvorlige traumer eller en dårlig infektion kan også forårsage uoprettelig skade på disse sarte strukturer.

Moderne cochlearimplantater

Traditionelle høreapparater, der arbejder ved at forstærke lyden, afhænger af tilstedeværelsen af ​​nogle fungerende hårceller. Et cochleært implantat omgiver helt hårcellerne helt. I stedet for at genoprette funktionen fungerer det ved at oversætte lydvibrationer, der er optaget af en mikrofon uden for øret til elektriske signaler. Disse signaler overføres til hjernen af ​​den auditive nerve, som fortolker dem som lyd.

Cochlear implantater anbefales kun til personer med alvorligt til dybtgående sensorineuralt høretab, hvilket betyder, at de, der ikke kan høre, lyder under 70 decibel. (Conversational tale forekommer typisk mellem 20 og 60 decibel.)

Apparatet i sig består af en ekstern komponent, der vedhæftes via en magnetisk disk til en intern komponent, implanteret under huden bag øret. Den eksterne komponent registrerer lyde og forstærker selektivt tale. Den interne komponent konverterer disse oplysninger til elektriske impulser, som sendes til et bundt tynde trådelektroder, der trænges gennem cochlea.

Forbedring af grænsefladen

Som en elektrisk ingeniør ser Bhatti den aktuelle elektrodekonfiguration som en betydelig barriere for at fjerne lydoverførslen i den aktuelle enhed.

"I et intakt øre er hårcellerne rigelige og er i tæt kontakt med nerverne, som overfører lydinformation til hjernen," siger Bhatti. "Udfordringen med implantatet bliver effektiv kobling mellem elektroderne og nerverne."

Moderne implantater indeholder mellem 12 og 22 ledningselektroder, som hver især formidler et signal til en anden tonehøjde. Ideen er jo flere elektroder, desto klarere er budskabet.

Så hvorfor ikke tilføje flere ledningselektroder til det nuværende design og kalde det en dag?

Ligesom husjagt i New York City kommer problemet ned til en alvorlig mangel på ledig ejendom. På dens bredeste er cochlea 2 mm i diameter eller om tykkelsen af ​​en nikkel. Som det spoler, springer det ned til kun 200 mikrometer, om bredden af ​​et menneskehår.

"Selvom vi gerne vil kunne øge antallet af elektroder, er rumproblemet en stor udfordring fra et teknisk perspektiv," siger Bhatti.

Med finansiering fra National Science Foundation har Bhatti og hendes team udviklet en ny, tyndfilm, elektrod array, som er op til tre gange mere følsom end traditionelle ledningselektroder uden at tilføje masse.

I modsætning til ledningselektroder er det nye array også fleksibelt, hvilket betyder, at det kan komme tættere på cochleas indre væg. Forskerne mener, at dette vil skabe bedre kobling mellem matricen og nervesystemet, hvilket fører til et skarpere signal.

Ifølge Bhatti er en af ​​de største udfordringer faktisk at indføre enheden i spiralformet cochlea:

"Vi kunne have skabt det bedste udvalg i verden, men det ville ikke have nogen betydning, om kirurgen ikke kunne få det på det rigtige sted," siger Bhatti.

For at bekæmpe dette problem har teamet opfundet en indsættelsesenhed, som beskytter arrayet og tjener som vejledning for kirurger for at sikre korrekt placering.

Før det er godkendt til brug hos mennesker, skal det gennemføres streng test for at sikre, at det er både sikkert og effektivt. Bhatti tænker imidlertid allerede på hvad der er næste. Hun forestiller sig at en dag, elektroderne behøver ikke at være knyttet til et array overhovedet. I stedet vil de blive forankret direkte til cochlea med et biokompatibelt materiale, som vil gøre det muligt for dem at integrere mere problemfrit med hjernen.

Det vigtigste, ifølge Bhatti, er ikke at se bort fra det store billede.

"Vi designer altid med slutbrugeren i tankerne," siger Bhatti. "Den menneskelige komponent er den vigtigste at overveje, når vi oversætter videnskab til praksis."

Redaktørens note: Forskningen afbildet i denne artikel er blevet understøttet af National Science Foundation, det føderale agentur belastet med finansiering af grundlæggende forskning og uddannelse på tværs af alle områder inden for videnskab og teknik. Eventuelle meninger, resultater og konklusioner eller anbefalinger udtrykt i dette materiale afspejler ikke nødvendigvis Nationale Videnskabsstiftelsens synspunkter. Se Bag scener arkivet.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com