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Können Ratten mit bilateralen Cochlea-Implantaten Amplitudenmodulationen detektieren?
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Published: | March 5, 2024 |
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Patient:innen mit bilateralen Cochlea-Implantaten (biCI) besitzen ein gutes Sprachverstehen in Ruhe, haben jedoch Schwierigkeiten beim Sprachverständnis im Störgeräusch und der Lokalisation von Schallquellen [1]. Während für die Lokalisation interaurale Laufzeitdifferenzen (ITD) und interaurale Pegeldifferenzen (ILD) genutzt werden, ist für das Sprachverständnis die Wahrnehmung von Amplitudenmodulationen (AM) entscheidend. Mit Hilfe unseres gut etablierten Tiermodells, der biCI-versorgten Ratte, konnten wir in Verhaltensversuchen mögliche Ursachen für das schlechtere Richtungshören von biCI-Tragenden erforschen. In dieser Studie wurde erstmals untersucht, ob biCI-Ratten Amplitudenmodulationen unterscheiden können und wo ihre Detektionsschwellen liegen.
Wir implantierten 21 neonatal ertaubte Ratten im jungen Erwachsenenalter mit biCI und trainierten sie auf die Diskriminierung von AM in einer Schalllateralisationsaufgabe [2]. Dabei mussten die Tiere amplitudenmodulierte (100–5% AM) von unmodulierten (0% AM) Pulsfolgen unterscheiden. Die Stimuli wurden mit 900 Pulsen pro Sekunde präsentiert und die Modulationsfrequenz betrug 6,66 Hz. Die Tiere lernten eine AM>0 mit rechts und eine AM=0 mit links zu assoziieren. Als anfängliche Unterstützung enthielten die Stimuli zusätzlich binauralen Richtungshinweise (ITD und ILD). Nach einer vierwöchigen Trainingsphase wurden die Tiere auf ihre AM-Detektionsschwelle (70% Richtigkeit) getestet, indem ihnen bilaterale Stimuli mit 100, 75, 50, 25, 10, 5 und 0% AM präsentiert wurden.
Die Verhaltensstudien zeigten, dass 19 der 21 biCI-Ratten AM diskriminieren konnten. Die AM-Detektionsschwellen lagen zwischen 6,5% und 46,5% Modulationstiefe und betrugen im Median 13,4%. Für zwei Tiere konnte keine AM-Detektionsschwelle ermittelt werden, da diese Tiere für keinen AM Wert ≥70% richtige Antworten erreichten und somit nicht in die Analyse eingeschlossen werden konnten.
Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass biCI-Ratten nicht nur eine gute ITD- und ILD- Sensitivität besitzen, sondern auch AM diskriminieren können mit Schwellenwerten, welche vergleichbar zu denen humaner biCI-Tragenden sind [3]. Damit konnten wir zeigen, dass unsere biCI-Ratten sowohl ein gutes Tiermodell für die Erforschung des Richtungshören sowie der AM Wahrnehmung von biCI-Tragenden sind.
Literatur
- 1.
- Zaltz Y, Bugannim Y, Zechoval D, Kishon-Rabin L, Perez R. Listening in Noise Remains a Significant Challenge for Cochlear Implant Users: Evidence from Early Deafened and Those with Progressive Hearing Loss Compared to Peers with Normal Hearing. J Clin Med. 2020 May 8;9(5):1381. DOI: 10.3390/jcm9051381
- 2.
- Rosskothen-Kuhl N, Buck AN, Li K, Schnupp JW. Microsecond interaural time difference discrimination restored by cochlear implants after neonatal deafness. Elife. 2021 Jan 11;10:e59300. DOI: 10.7554/eLife.59300
- 3.
- Monaghan JJM, Carlyon RP, Deeks JM. Modulation Depth Discrimination by Cochlear Implant Users. J Assoc Res Otolaryngol. 2022 Apr;23(2):285-99. DOI: 10.1007/s10162-022-00834-6