Bewertung des audiotaktilen sensorischen Substitutionstrainings bei Teilnehmern mit hochgradiger Taubheit unter Verwendung der ereignisbezogenen Potenzialtechnik

Unser Protokoll zeigt, wie ERPs angewendet werden können, um lernbedingte neuronale Veränderungen bei Probanden mit hochgradiger Taubheit nach einer kurzen Trainingszeit in der vibrotaktilen Diskriminierung komplexer Naturgeräusche zu untersuchen. Der Hauptvorteil der ERP-Technik besteht darin, dass sie die Untersuchung der genauen zeitlichen Dynamik der elektrischen Gehirnaktivität ermöglicht, die der kognitiven Verarbeitung während der audiotaktilen sensorischen Substitution zugrunde liegt. Die Implikationen dieser Technik könnten sich auf die Sprachproduktionstherapie erstrecken, da audiotaktile sensorische Rückkopplungen die frühe orale Sprachentwicklung bei Patienten mit schweren Hördefiziten definitiv erleichtern könnten.

Die aktuelle Methode trägt zur weltweiten Suche nach Alternativen zur Behandlung der spezifischen sensorischen Defizite bei und liefert Einblicke in ein tieferes Verständnis der neuronalen Grundlagen sensorischer Transduktion. Die visuelle Demonstration dieses Protokolls ist entscheidend, um die Replikation zu gewährleisten, da die bisher experimentell verwendeten vibrotaktilen Simulationen unterschiedliche Ansätze in Methodik und Instrumentierung haben. Geisa, Assistant Professor, Ricardo, Masterstudent, Eduardo, studentische Hilfskraft, und Deborah, MSL-Dolmetscherin und studentische Hilfskraft aus unserem Labor, demonstrieren das Verfahren.

Rekrutieren Sie potenzielle Teilnehmer mit einer tiefgreifenden Diagnose eines bilateralen sensorineuralen Hörverlusts und sammeln Sie demografische Daten wie Alter, Geschlecht, Handpräferenz und Bildungsgeschichte. Führen Sie halbstrukturierte klinische Interviews durch, um die Teilnehmer auf persönliche oder familiäre Vorgeschichte bis hin zur klinischen Anamnese von Taubheit zu untersuchen. Führen Sie audiologische Tests mit einem Audiometer durch, um den Schweregrad des Hörverlusts zu bestätigen.

Setzen Sie sich in einem schallgedämpften Raum direkt vor den Teilnehmer und setzen Sie Kopfhörer richtig auf. Weisen Sie die Teilnehmer an, ihre dominante Hand zu heben, um zu signalisieren, wann immer sie den Ton hören können, der über die Kopfhörer präsentiert wird. Im Bereich von 20 Dezibel bis 110 Dezibel Intensitätsstufen, präsentieren Sie einen reinen Ton bei sechs Oktaven in aufsteigender Reihenfolge, 250, 500, 1, 000, 2, 000, 4.000 und 8.000 Hertz, beginnend mit dem linken Ohr und wiederholend für das rechte Ohr.

Berechnen Sie den reinen Tondurchschnitt des Patienten, indem Sie die Hörschwellen bei 500, 1.000, 2.000 und 4.000 Hertz für jedes Ohr mitteln. Um den Teilnehmer vorzubereiten, stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer mit sauberem und trockenem Haar zur Aufnahmesitzung gekommen ist und keine Haarprodukte verwendet hat, die die Elektrodenimpedanz beeinflussen. Bitten Sie den Teilnehmer, in einer bequemen Position etwa 60 Zentimeter vom Stimulusbildschirm entfernt zu sitzen und das Tablet-Gerät zu verwenden, um den MSL-Videoclip mit den Vorbereitungsschritten abzuspielen.

Reinigen Sie die Bereiche, in denen Referenz- und EOG-Elektroden platziert werden. Wischen Sie zuerst die Haut mit einem Alkoholtupfer ab und tragen Sie dann das EEG abrasive Vorbereitungsgel sanft mit einem Wattestäbchen auf, um abgestorbene Hautzellen auf der Oberfläche zu peelen. Füllen Sie den Elektrodengoldbecher mit leitfähiger Elektrodenpaste und legen Sie eine Elektrode auf jede Referenzstelle.

Wiederholen Sie die Schritte, um mindestens eine vertikale EOG am äußeren Canthus und eine horizontale EOG am infraokularen Orbitalkamm zu platzieren, um die okulomotorische Aktivität zu überwachen. Halten Sie die einzelnen Elektroden mit einem Stück Mikroporenband an Ort und Stelle. Bitten Sie die Teilnehmer, ihre Arme horizontal gerade zu halten und dann den Körpergurt fest, aber bequem um die Brust unter den Achseln mit den Druckknöpfen in der Mitte der Brust zu legen.

Verwenden Sie ein Maßband, um den Kopfumfang des Teilnehmers zu überprüfen, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Kappengröße verwenden. Platzieren Sie die EEG-Elektrokappe mit 19 Silberchloridelektroden topographisch angeordnet nach dem internationalen 10-20-System. Richten Sie die vordere Mittellinienelektrode mit der Nase aus und messen Sie dann den Abstand von der Nasen- zur Inion, so dass die zentrale Mittellinienelektrode genau in die Mitte fällt.

Knöpfen Sie die verstellbaren Gurte an den Seiten der Kappe auf den Körpergurt, so dass die Elektrokappe fest angezogen ist. Legen Sie die mit Gel gefüllte stumpfe Nadelspritze in die Elektrode, kreisen Sie die Nadel, um Haare zu entfernen, und schleifen Sie dann vorsichtig die Kopfhautregion unter der Elektrode ab, bevor Sie das leitfähige Gel auftragen. Tragen Sie nicht zu viel Gel auf, um elektrische Überbrückungen mit benachbarten Elektrodenstellen zu vermeiden.

Lassen Sie dann das EEG-Leitgel bei Raumtemperatur trocknen. Kalibrieren Sie dann das EEG-System. Verbinden Sie dann die Elektrokappe mit dem Verstärker mit einem Bandpass von 0,05 bis 30 Hertz, einem 60-Hertz-Kerbfilter und einer Abtastrate von 200 Hertz, die einer Abtastperiode von fünf Millisekunden entspricht.

Überprüfen Sie, ob die Impedanz an allen Elektrodenstellen unter fünf Kiloohm liegt, und überprüfen Sie auf dem Monitor, ob alle Kanäle die elektrischen Signale reibungslos registrieren. Um dann die experimentelle Aufgabe auszuführen, positionieren Sie den Teilnehmer vor dem Computermonitor und platzieren Sie die Tastatur in einem angenehmen Abstand. Schließen Sie das Kabel des tragbaren Stimulatorgeräts an die Lautsprechersteckdose des Computersystems an und stellen Sie die Lautsprecherlautstärke auf die maximale Intensitätsstufe ein.

Stellen Sie das tragbare Stimulatorsystem an der rechten Zeigefingerspitze des Teilnehmers ein und testen Sie. Spielen Sie mit dem Tablet-Gerät die Experimentanweisungen ab und führen Sie einen Übungsversuch durch, um sich mit dem Probanden vertraut zu machen. Wiederholen Sie die MSL-Anweisungen und überprüfen Sie das Verständnis.

Erinnern Sie den Teilnehmer daran, auf den Hundebellreiz zu reagieren, indem Sie die linke Steuertaste mit dem linken Zeigefinger nur bei Erkennung des Zielreizes drücken und die Reaktion zurückhalten, wenn eines der anderen vier Tiergeräusche wahrgenommen wird. Starten Sie die Aufzeichnung des EEG-Signals und klicken Sie auf das Kommunikationssymbol in der Benutzeroberfläche, bevor Sie die CPT-Aufgabe starten, um zu überprüfen, ob die Ereignissynchronisierung zwischen dem kognitiven Stimulationscomputer und dem EEG-Aufzeichnungscomputer ordnungsgemäß funktioniert. Beim Klicken erscheinen die ereignissynchronisierten Impulse am unteren Rand des EEG-Aufzeichnungsbildschirms.

Führen Sie die experimentelle Aufgabe aus und beobachten Sie den Teilnehmer sorgfältig und überwachen Sie Wachsamkeit, Reaktionsausführung und übermäßige Bewegung oder Blinzeln. Machen Sie eine Pause und gönnen Sie dem Teilnehmer eine kurze Pause in der Mitte des Experiments, damit er blinzeln, sich entspannen und sich bei Bedarf bewegen kann. Beenden Sie dann das Ausführen des Experiments.

Für die Vorverarbeitung des EEG-Rohsignals definieren und wählen Sie Epochen von 1.100 Millisekunden in den kontinuierlichen EEG-Daten ohne zusätzliche digitale Filter unter Verwendung des Stimulusbeginns als Anfangszeitmoment und einschließlich 100 Millisekunden Vorstimulus für die Baseline-Korrektur. Schließen Sie während der Artefaktunterdrückung Epochen von Daten auf allen Kanälen aus, wenn die Spannung in einer bestimmten Aufnahmeepoche 100 Mikrovolt auf einem beliebigen Kanal überschreitet, und lehnen Sie auch Artefakte durch visuelle Inspektion ab. Wählen Sie dann eine gleiche Anzahl von artefaktfreien Epochen für jeden Stimulus sowohl unter den Bedingungen vor als auch nach dem Training aus.

Tun Sie dies für jeden EEG-Datensatz. Klicken Sie auf das Menü Betrieb und wählen Sie die Option EEG-Fenstermittelung, um einzelne ERPs zu mitteln. Wählen Sie zunächst die Option "Unabhängiger Durchschnitt", um nur den Durchschnitt der Zielstudien zu ermitteln.

Wählen Sie dann die anderen vier Nicht-Zielstimuli aus und klicken Sie auf die Option Durchschnitt zusammen, um den Durchschnitt zu bilden. Wiederholen Sie diese Schritte für die Bedingungen vor und nach dem Training. Öffnen Sie einen beliebigen EP-Durchschnitt, gehen Sie dann zum Menü Operationen und wählen Sie die Option Gesamtmittelwertmittelung.

Wählen Sie die individuellen Durchschnittswerte der Teilnehmer aus, die in den Gruppendurchschnitt einbezogen werden sollen. Wählen Sie alle Zieldurchschnitte vor dem Training aus der Dropdown-Liste aus, klicken Sie dann auf die Schaltfläche Durchschnitt, geben Sie den gewünschten Dateinamen ein und drücken Sie zum Speichern die Eingabetaste. Für ERP-Visualisierung und -Analysen wählen Sie das Menü Betrieb, um die Liste der gespeicherten Großmittel anzuzeigen.

Klicken Sie dann auf die Gruppendurchschnitte, die Sie darstellen möchten. Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche Montage, um die Kanäle auszuwählen, die Sie plotten möchten. Gehen Sie zum Menü Extras und klicken Sie dann auf Optionen visualisieren, um die Farbe und Linienbreite jeder Wellenform auszuwählen.

Klicken Sie dann auf das Menü Signal, aktivieren Sie das Kontrollkästchen DC-Korrektur, geben Sie das gewünschte Basislinien-Stimulusintervall ein und drücken Sie dann die Eingabetaste. Untersuchen Sie sorgfältig die dargestellten Wellenformen des großen Mittelwerts, um die interessierenden Komponenten und die entsprechenden Zeitfenster zu identifizieren. Die großen Durchschnittswerte vor dem Training und nach dem Training stellten die wichtigsten Ergebnisse dieser Untersuchung dar, die Veränderungen in P3 in einer Gruppe von 17 hochgradig tauben Personen bewertete.

Die ERP-Wellenformen wurden modifiziert, wenn sie mit einem digitalen Tiefpassfilter bei fünf Hertz aufgetragen wurden. Die ERP-Diagramme zeigten Veränderungen in einer P3-ähnlichen zentralen parietalen positiven Wellenform, die für die Zielstimuli nach dem Training robuster war. In der Bedingung vor dem Training deuteten ERPs darauf hin, dass die Ziel- und Nicht-Zielbedingungen nicht so klar unterscheidbar waren wie in der Bedingung nach dem Training.

Der wichtigste Schritt besteht darin, die hochgradig tauben Teilnehmer richtig zu instruieren und die artefaktfreien EEG-Epochen für jede Bedingung vor der Fenstermittelung angemessen auszuwählen. Quantitatives EEG und funktionelle Konnektivität könnten verwendet werden, um die Daten weiter zu analysieren und zu interpretieren, um die neurofunktionellen Veränderungen im Zusammenhang mit einem alternativen sensorischen Stimulationstrainingsprogramm zu beschreiben.