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.
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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.
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.
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.
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이 연구는 신경 과학 연구소의 윤리위원회 (ET062010-88, Universidad de Guadalajara)에 의해 검토 및 승인되어 모든 절차가 헬싱키 선언에 따라 수행되었음을 확인했습니다. 모든 참가자는 자발적으로 참여하기로 동의하고 서면 동의서를 제출했습니다 (미성년자의 경우 부모는 동의서에 서명했습니다).
1. 실험 설계
2. 참가자 선정
3. 훈련 전 뇌파 기록 세션
4. 청각감각 대체 훈련 프로그램
5. 훈련 후 뇌파 기록 세션
6. 뇌파 분석
알림: EEG 획득 단계는 EEG 기록 소프트웨어를 사용하여 수행되었으며 EEG 처리 단계는 별도의 EEG 분석 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다.
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PD 개인에서 청각적 감각 치환 차별 훈련의 효과가 어떻게 평가될 수 있는지를 설명하기 위해 17명의 PD 개인들의 집단에서 P3의 변화를 평가함으로써 평가될 수 있다 (평균 연령 = 18.5세; SD = 7.2 년; 8 명의 여성과 11 명의 남성), ERP 파형을 묘사하기 위해 여러 그림을 만들었습니다. ERP 플롯에 표시된 결과는 훈련 후 목표 자극에 대해 더 강력한 P3와 같은 중심 양성 파형의 변화를 나타냅니다. 사전 훈련 조건에서 ERP는 T 및 NT 조건이 훈련 후 조건만큼 명확하게 구분할 수 없음을 시사합니다. 따라서 5 세션 훈련 프로그램은 복잡한 소리 자극 차별과 관련된 신경 반응에 영향을 미친다고 제안됩니다. 그림 3 은 훈련 전 총평균을 보여주고, 그림 4 는 이 조사의 주요 결과를 묘사하는 훈련 후 총평균을 보여줍니다. 그림 5 는 5Hz에서 저역...
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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 필요합니다.
이 방향의 첫 번째 단계로서, 현재 프로토콜은 복잡한 소리의 오디오 촉각 차별과 관련된 PD 피험자의 학습 관련 신경 변화를 더 이해하기 위해 ERP 구성 요소의 시공간 외관에 중점을 둡니다. 의사 결정에서 P3의 정확한 기능적 역할에 대한 독특한 합의에 도달하지 못했지만, 우리의 결과는 P3가 작업 기억 유도 대상 식별 메커니즘(21)을 반영한다는 것을 시사합니다.이 메커니즘은 목표 지향 학습 전략의 일환으로 여러 훈련 세션 후에 연습으로 수정할 수있는 ...
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우리는 이 출판물과 관련하여 알려진 이해 상충이 없으며 결과에 영향을 미칠 수 있는 이 작업에 대한 상당한 재정적 지원이 없었음을 확인합니다.
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.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Audacity | Audacity 팀 | audacityteam.org | 무료, 오픈 소스, 크로스 플랫폼 오디오 편집 소프트웨어 |
| Audiometer | Resonance | r17a | |
| EEG 분석 소프트웨어 | Neuronic , S.A. | ||
| EEG 기록 소프트웨어 | Neuronic , S.A. | ||
| 일렉트로 캡 | 일렉트로 캡 인터내셔널, Inc. | E1-M | 캡은 19개의 활성 전극, 조절 가능한 스트랩 및 가슴 하네스가 있습니다. |
| 전기 젤 | Electro-cap International, Inc. | ||
| 외부 컴퓨터 스피커 | |||
| Freesound | 음악 기술 그룹 | freesound.org | 크리에이티브 커먼즈 데이터베이스 라이선스 사운드 |
| 훅 앤 루프 패스너 벨 | 크로 | ||
| IBM SPSS (사회 과학을 위한 통계 패키지) | IBM | ||
| 개별 전극 | Cadwell | Gold Cup, | |
| 60 in MEDICID-5 | Neuronic, S.A. | EEG 기록 장비(증폭기 및 컴퓨터 포함). | |
| Nuprep | Weaver 및 회사 | ECG & EEG 연마 성 피부 준비 젤 | |
| 터치 스크린이있는 휴대용 컴퓨터 | Dell | ||
| SEVITAC-D | Centro Camac, 아르헨티나. Luis Campos (2002)에 의해 특허를 받았습니다. | http://sevitac-d.com.ar/ | 휴대용 자극기 시스템은 집게 손가락 끝에 착용하며 아날로그 전송을 통해 음압파에 반응하여 진동하는 78.5mm2 표면적의 작고 유연한 플라스틱 멤브레인으로 구성되어 있습니다. 10Hz에서 10kHz까지의 사운드 주파수 범위를 가지고 있습니다. |
| 자극 프레젠테이션 소프트웨어 Mindtracer | Neuronics, S.A. | ||
| 자극 컴퓨터 모니터 및 키보드 | |||
| 태블릿 컴퓨터 | Lenovo | ||
| Ten20 전도성 신경 진단 전극 페이스트 | 위버 및 회사 |
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