Инвазивная электрофизиология слуховой коры человека
В рамках Петербургского семинара по когнитивным исследованиям выступление Кирилла Нурского (Университет Айовы, США) «Инвазивная электрофизиология слуховой коры человека» (Zoom).
Стимуляция слухового нерва с помощью кохлеарного импланта (КИ) — метод выбора для лечения глубокой нейросенсорной тугоухости. Понимание того, как кора головного мозга человека реагирует на акустические раздражители, важно для разработки новых методов стимуляции КИ и реабилитации.
Использование спектрально деградированной речи у слышащих испытуемых может служить моделью обработки звуковой информации пациентами с КИ. Интракраниальная электроэнцефалография (иЭЭГ) у нейрохирургических пациентов с эпилепсией дает возможность изучать нейрофизиологию слуховой коры человека с высоким пространственно-временным разрешением. Активность в первичной слуховой коре отражает спектро-временные характеристики звуков с высокой точностью и короткими латентными периодами. На этом уровне активность в высоком гамма-диапазоне (70–150 Гц) минимально зависит от экспериментального контекста. Вторичные слуховые области в верхней височной коре отражают характеристики воспринимаемой речи. Наконец, активность в префронтальной коре в значительной степени зависит от разборчивости стимулов и релевантности экспериментальной задачи.
Возможности применения иЭЭГ во время стимуляции КИ продемонстрированы на примере исследования нейрохирургического пациента с эпилепсией, глубокой нейросенсорной тугоухостью и 20-летним опытом использования КИ. Так, активность вторичной слуховой коры была стабильной, претерпевала изменения латентного периода и амплитуды в зависимости от уровня стимуляции и демонстрировала фазовую привязку к временным модуляциям стимула. Активность была сопоставима с данными, полученными у испытуемых с нормальным слухом. Это свидетельствует об отсутствии грубых изменений свойств слуховой коры в условиях длительной глухоты с использованием КИ.
Спектрально деградированная речь, предъявляемая слышащим испытуемым, может использоваться как модель выходного сигнала КИ. Речевые стимулы, обработанные с помощью шумового вокодера, — неразборчивы при деградации до одной-двух спектральных полос и частично разборчивы в случае трех-четырех полос. Анализ иЭЭГ слышащих испытуемых выявил многоуровневые различия активации коры в зависимости от спектральной сложности и разборчивости стимулов. Лучшее выполнение задания в условиях трех-четырех полос деградации было связано с гамма-активностью в задней части верхней височной извилины и подавлением альфа-активности (8–14 Гц) в надкраевой извилине в ответ на все вокодированные стимулы. Инвазивные исследования коры головного мозга демонстрируют иерархическую организацию обработки речи в канонической слуховой коре и за ее пределами.
Данные, полученные с помощью вокодированной речи, помогают понять нейробиологические механизмы восприятия речи у пациентов с КИ. Будущие неинвазивные исследования могут способствовать разработке новых объективных показателей для оценки эффективности КИ и улучшения стратегий реабилитации в клинической практике.