¿Por qué los audífonos son imperfectos?
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¿Por qué los audífonos no pueden restaurar la audición normal? Tendencias en Neurociencia. Artículos de opinión. 2018.abril. ?
Los déficits auditivos observados por Monly tienen un claro componente central (procesamiento ad hoc de la entrada), por ejemplo, la incapacidad de detectar breves pausas en medio de sonidos sostenidos - que dependen en gran medida del equilibrio entre excitación e inhibición en el cerebro. Las deficiencias en el procesamiento temporal reducen la sensibilidad al desfase horario interaural e impiden la capacidad de utilizar señales espaciales para resolver el llamado problema del cóctel, en el que un hablante está separado de un grupo de hablantes. Los audífonos logran pocos avances en la mejora de la localización del sonido; de hecho, a menudo empeoran las cosas al introducir señales binaurales distorsionadas.
El procesamiento temporal es muy importante para la percepción del habla, incluso si no se considera la localización. La percepción del habla en muchos ambientes ruidosos parece resolverse escuchando en "valles" (períodos cortos de ruido débil). El procesamiento temporal también nos permite distinguir varios hablantes en función de su tono vocal, lo cual es importante para resolver el problema del cóctel. La pérdida de audición afecta la capacidad de percibir cambios sutiles en la pronunciación y, lo que es más importante, de diferenciar entre dos hablantes en función del tono de su pronunciación. El deterioro del procesamiento del tono se debe en parte a la disfunción coclear mencionada anteriormente, pero los cambios en las regiones centrales del cerebro parecen tener cierta influencia.
Desde la perspectiva del trastorno del procesamiento auditivo: el papel de los factores cognitivos
Los efectos periféricos y centrales de la pérdida auditiva mencionados anteriormente conducen a una distorsión de la expresión neuronal del habla. Sin embargo, estos problemas sensoriales afectan a muchas personas, especialmente a los adultos mayores. Las dificultades que experimentan no pueden predecirse simplemente por el grado de pérdida auditiva, incluso si se tienen en cuenta las deficiencias en el procesamiento de sonidos fuertes y débiles. En los últimos años, el impacto final de la distorsión de la representación neuronal en la percepción del habla y la efectividad de los intentos de corregirla han dependido en gran medida de factores cognitivos.
Durante la última década, se ha desarrollado un modelo conceptual para comprender la interacción entre el procesamiento auditivo y cognitivo en la percepción del habla. Durante la escucha activa, los patrones de excitación neuronal del sistema auditivo central se envían al centro del lenguaje, que relaciona los patrones de excitación con expresiones almacenadas de diferentes elementos del habla. En un sistema auditivo sano, al escuchar el habla en un ambiente tranquilo, los patrones de excitación neuronal entrantes y las expresiones almacenadas apropiadas se combinan automáticamente en función de las sílabas, con poco procesamiento cognitivo requerido. Sin embargo, al escuchar una conversación en un entorno ruidoso, el patrón de excitación neuronal entrante se distorsiona, especialmente en sistemas auditivos dañados, y la correspondencia con la expresión almacenada ya no es clara. Con una pérdida auditiva prolongada, este problema puede agravarse porque la expresión almacenada se vuelve más inestable.
Cuando el patrón de excitación neuronal entrante no coincide claramente con la expresión almacenada, comienza el procesamiento cognitivo: la función ejecutiva se centra en el hablante de interés e ignora otros sonidos, reduciendo así la interferencia del ruido de fondo. Patrones de activación neuronal; se almacenan durante varios segundos para integrar información en múltiples sílabas; el bucle léxico utiliza pistas de contexto para reducir posibles coincidencias e inferir palabras no escuchadas. Este modelo explica por qué las diferencias en la función cognitiva explican la variabilidad en el desempeño de la percepción del habla en oyentes mayores; una función cognitiva alta puede compensar las distorsiones en los patrones de respuesta neuronal de entrada, y una función cognitiva baja puede empeorar la situación.
Es importante destacar que el impacto de la función cognitiva en la percepción del habla persiste incluso con el uso de audífonos. Muchas de las estrategias de procesamiento avanzadas utilizadas en los audífonos modernos pueden causar distorsión del habla entrante. Los oyentes con una función cognitiva alta pueden ignorar estas distorsiones y aprovechar las mejoras en la calidad del sonido, mientras que los oyentes con una función cognitiva baja pueden encontrar estas distorsiones como distracciones. Nuestra comprensión del impacto de la función cognitiva en los audífonos ha avanzado mucho en los últimos años; sin embargo, aún es necesario abordar muchas preguntas y ya hay algunas consideraciones que deben tenerse en cuenta al diseñar nuevos dispositivos (Cuadro 1). .
Conclusión y perspectivas
Hallazgo
Para restaurar la percepción auditiva normal, los audífonos no solo deben proporcionar funciones de amplificación, sino también convertir y corregir el sonido de entrada. Distorsiones en las respuestas neuronales que pueden resultar de la pérdida de interacciones cocleares de frecuencia cruzada, pérdida auditiva oculta, plasticidad cerebral y alteraciones del procesamiento central. Por supuesto, es más fácil decirlo que hacerlo. En primer lugar, en el caso de daños cocleares graves, como la "zona muerta" donde faltan las células ciliadas internas, la restauración total de la conciencia puede no ser realista. Para los pacientes con deterioro cognitivo leve a moderado, también es un problema muy difícil diseñar métodos de conversión apropiados para restaurar las respuestas neuronales ideales.
Afortunadamente, hay varios avances recientes que pueden ayudar a mejorar esto. Nuestra comprensión de las distorsiones causadas por la pérdida auditiva está evolucionando rápidamente y, con una comprensión más clara de la naturaleza de estas distorsiones, resulta más fácil diseñar soluciones receptivas. Al igual que otros campos de la medicina, puede que sea necesario considerar el uso de nuevas técnicas de aprendizaje automático. Las redes neuronales profundas pueden aprender relaciones no lineales complejas directamente a partir de datos, lo que puede ayudar a los ingenieros humanos a encontrar nuevas soluciones. Estos métodos requieren más datos que las capacidades experimentales existentes, pero nuevas técnicas para el registro de excitación neuronal a gran escala pueden satisfacerlos.
Las grabaciones a gran escala de la actividad neuronal también se pueden utilizar para abordar otro gran desafío: la naturaleza peculiar de la pérdida auditiva. El patrón de daño coclear de cada individuo es diferente, lo que resulta en distorsiones únicas de la respuesta neuronal. Sin embargo, debido a que los estudios de respuestas neuronales a menudo se basan en promediar grabaciones a pequeña escala de varios individuos, no contamos con métodos óptimos para manejar datos personalizados de un solo individuo. Las grabaciones a gran escala pueden ayudar a abordar este problema, documentando el perfil excitatorio completo de un solo individuo. Esta información también debería ayudar a mejorar nuestra capacidad para inferir patrones subyacentes a la patología coclear mediante pruebas clínicas no invasivas o mínimamente invasivas.
Dado que es probable que los audífonos sigan siendo el principal medio para afrontar la pérdida auditiva en los próximos años, sigue siendo importante seguir mejorando los dispositivos en un esfuerzo por restaurar la percepción auditiva normal. Este objetivo será un desafío y, para las personas con pérdida auditiva grave, es posible que los audífonos nunca sean suficientes. Sin embargo, si los dispositivos de próxima generación se diseñan para abordar la pérdida auditiva basada en distorsiones en los patrones de excitación en el cerebro, en lugar de pérdidas de sensibilidad en los oídos, podría ser posible mejorar significativamente la pérdida auditiva leve y moderada. Con la creciente aceptación social de los dispositivos portátiles, los cambios de políticas y el desarrollo de productos de amplificación personal de venta libre, tenemos la oportunidad de ayudar a la salud y el bienestar de millones de personas en el futuro cercano.
——Traductor: Dr. Meng Qinglin, profesor de la Facultad de Física y Optoelectrónica de la Universidad Tecnológica del Sur de China.
La dirección de la investigación es la percepción del habla y el procesamiento de señales de los implantes cocleares.
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