Бельгийские ученые впервые записали ритмы головного мозга напрямую через кохлеарный имплант, установленный во внутреннем ухе. По зарегистрированным волнам можно оценить качество слуха у человека и настроить устройство под конкретного пользователя. Результаты исследования важны для дальнейшего развития слуховых аппаратов, а также других приложений, где необходима запись мозговой активности. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Схема размещения электродов в описываемом устройстве
Исследователи из Левенского католического университета показали, что записать волны головного мозга возможно с помощью кохлеарного импланта. Такой тип протеза устанавливается во внутреннее ухо и стимулирует напрямую слуховой нерв, что позволяет бороться с нейрогенной тугоухостью, не связанной с дефектами среднего уха, а вызванной, к примеру, гибелью волосковых клеток. С помощью записанных волн можно будет производить настройку импланта под требования конкретного пользователя, не прибегая к другим методам, таким как электроэнцефалограмма (ЭЭГ).
«Кохлеарный имплант содержит электроды, которые стимулируют слуховой нерв и таким образом передают звуковые сигналы в мозг. Нам удалось использовать эти имплантированные электроды для записи волн, возникающих в мозге в ответ на звук. Дополнительным преимуществом метода является то, что, тщательно выбирая измерительные электроды, мы можем наблюдать те реакции мозга, которые скрыты от классической ЭЭГ с электродами на поверхности головы», — рассказывает соавтор исследования, постдок в Левенском католическом университете Бен Сомерс.
Настройка кохлеарного импланта под конкретного пользователя иногда становится сложной задачей. Так, людям, глухим с рождения, или пожилым людям с деменцией бывает трудно оценить, насколько хорошо они слышат звуки. Кроме того, такая настройка происходит только во время нечастых сеансов в клинике и поэтому не может учитывать переменные факторы, влияющие на слух пользователя, такие как физиологические изменения и различные условия прослушивания.
Одно из возможных решений этой проблемы — настройка импланта на основе мозговых волн, содержащих информацию о том, как мозг обрабатывает звуки. Такого рода измерение может быть выполнено с помощью стандартной ЭЭГ. Однако регистрация мозговых волн самим имплантом более эффективна. Таким образом можно получить объективное измерение, не зависящее от действий пациента, а кроме того, измерить работу слуха человека в повседневной жизни и на протяжении длительных отрезков времени. В долгосрочной перспективе пользователю больше не придется проходить тестирование — врачам достаточно будет удаленно просмотреть данные и по необходимости подстроить имплант.
Смена парадигмы в области кохлеаров
«Мы впервые демонстрируем запись непрерывных электроэнцефалографических сигналов от имплантированной интракохлеарной электродной решетки у людей с использованием слуховых вызванных потенциалов, исходящих из различных областей мозга. Это было сделано с помощью временной записывающей установки с чрескожным соединителем, используемым пока что только в исследовательских целях. Кроме того, мы показываем, что морфология и амплитуда отклика существенно зависят от конфигурации регистрирующего электрода. Интеграция системы ЭЭГ в кохлеарные имплантаты открывает путь к хроническому нейромониторингу пациентов с нарушениями слуха в их повседневной среде и нейроуправляемым слуховым протезам, которые могут автономно регулировать свой выход на основе нейронной обратной связи», — пишут исследователи в статье.
Проще говоря, ученые надеются, что в будущем слуховой имплант сможет даже самостоятельно настраиваться на основе записанных мозговых волн. Существует также множество других приложений, связанных с измерением мозговой активности, например мониторинг сна, наблюдение за концентрацией внимания, предсказание эпилептических припадков и создание нейроинтерфейсов.
Текст: Александра Медведева, Алексей Паевский
Somers, B., Long, C.J. & Francart, T. EEG-based diagnostics of the auditory system using cochlear implant electrodes as sensors. Sci Rep 11, 5383 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-84829-y
