ОСОБЕННОСТИ РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ У ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ КОХЛЕАРНЫХ ИМПЛАНТАТОВ В РАННЕМ РЕАБИЛИТАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ

УДК 616.28-089.843

 

ОСОБЕННОСТИ РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ У ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ КОХЛЕАРНЫХ ИМПЛАНТАТОВ В РАННЕМ РЕАБИЛИТАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ

 

Д.Х. Хатуева, студент

ФГБОУ ВО “Северо-Осетинская Государственная Медицинская Академия” Минздрава России

(362019, Россия, Республика Северная Осетия – Алания, город Владикавказ, Пушкинская ул., д. 40)

E-mail: dianakhatueva26@gmail.com

 

Я.С. Мадаева, студент

ФГБОУ ВО “Северо-Осетинская Государственная Медицинская Академия” Минздрава России

(362019, Россия, Республика Северная Осетия – Алания, город Владикавказ, Пушкинская ул., д. 40)

E-mail: yakhita9441@icloud.com

 

Аннотация. Цель. Исследовать улучшение распознавания речи и нейрофизиологических характеристик у пользователей кохлеарных имплантатов (CI) в течение 180 дней после активации устройства. Материалы и методы. Исследование проведено с участием пятнадцати человек из группы здорового контроля (HC) и шести пользователей кохлеарных имплантатов с постлингвальной глухотой, на базе частной клиники “Здоровье” в г. Махачкала с января 2023 года по сентябрь 2024 года. Оценивалось распознавание речи и параметры ERP (N1, P2 и MMN). Результаты. Пользователи CI продемонстрировали значительное улучшение распознавания речи, с увеличением с 25,5% на момент активации до 57,6% через 180 дней. Латентность и амплитуда компонентов N1 и P2 также улучшились, постепенно приближаясь к показателям группы HC. Выводы. Кохлеарная имплантация способствует значительному улучшению распознавания речи и адаптации слуха за счет нейрофизиологических изменений. Дополнительные исследования могут улучшить методики настройки имплантатов для ускоренного достижения реабилитационных целей.

Ключевые слова: кохлеарная имплантация, распознавание речи, ERPs, слуховая реабилитация, нейрофизиология.

 

Введение. Современные технологии в области медицины значительно расширяют возможности реабилитации пациентов с сенсоневральной потерей слуха. Одной из таких технологий является кохлеарная имплантация, которая позволяет вернуть слух и значительно улучшить качество жизни [1-5]. Нейронные механизмы, лежащие в основе восстановления слуха после имплантации, продолжают оставаться предметом активных научных исследований.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, более 5% мирового населения, что составляет около 466 миллионов человек, страдают от инвалидизирующей потери слуха [7]. Проблема актуальна не только из-за распространенности, но и ввиду значительного влияния на социальную и когнитивную функции человека [6]. Технологии слуховой реабилитации, такие как кохлеарные имплантаты, играют ключевую роль в снижении негативных последствий потери слуха [8-11].

Актуальность нашего исследования обусловлена необходимостью более глубокого понимания нейронных процессов, связанных с адаптацией слуховых путей после имплантации, что потенциально может улучшить результаты лечения и разработать новые, более эффективные подходы к реабилитации [9].

Цель данного исследования заключается в изучении нейронных механизмов восстановления слуха у пациентов с кохлеарной имплантацией, что позволит оптимизировать существующие подходы к реабилитации и разработать новые стратегии для повышения эффективности слухового восприятия у данной группы пациентов.

Постановка данных задач определяет структуру нашего исследования и предполагает использование междисциплинарных методов анализа, включая нейровизуализацию, поведенческие тесты и нейрофизиологические измерения.

Материалы и методы. Данное исследование проведено на основе данных частной клиники “Здоровье” г. Махачкала в период с января 2023 года по сентябрь 2024 года. В исследовании приняли участие пятнадцать человек из группы здорового контроля (HC), среди которых было пять мужчин в возрасте от 23 до 30 лет, а также шесть пользователей с кохлеарными имплантатами (CI), имеющие постлингвальную глухоту, среди которых трое  мужчин в возрасте от 19 до 52 лет. Все участники обеих групп были правшами и не имели в анамнезе неврологических, психических или когнитивных расстройств. Пользователи CI имели возможность настроить свои устройства примерно через месяц после хирургической имплантации, чтобы обеспечить полноценное использование. На этом этапе звуковая стимуляция осуществляется с разными частотами чистого тона для проверки функционирования имплантата. По возрасту участники из группы HC были сопоставимы с пользователями CI (P = 0,17; см. таблицу 1).

 

Таблица 1

Демографическая информация для субъектов ГЦ и пользователей КИ

Характеристика	Значить	Измерять	HC (n = 9)	ДИ (n = 6)	Статистика
		СД	Значить	СД	P
Возраст (лет)	25.7	2.5	30.5	10	0.17
Пол (мужской)	10	н.а.	3	н.а.	0.71

 

Примечание: НС, здоровый контроль; КИ, кохлеарный имплантат.

 

Результаты. При включении в исследование участники группы HC прошли аудиометрическое обследование и отоскопию. Для выявления среднего порога слышимости использовался аудиометрический тест с частотой чистого тона (0,5, 1, 2 и 4 кГц), известный как среднее значение чистого тона (PTA). Слух ниже 20 дБ считался нормальным, и в группе контрольных участников все обладали нормальным слухом. Участники HC прошли два сеанса для записи данных с интервалом в 2 месяца. Для всех пользователей CI были проведены оценки восприятия речи до и после активации имплантата, в том числе через 90 и 180 дней после настройки. Таблицы (см. таблицу 1 и таблицу 2) содержат демографические сведения о пользователях CI и участниках HC.  Все участники подписали письменное информированное согласие, предварительно изучив детали исследования.

 

Таблица 2

Демографические характеристики пользователей кохлеарных имплантатов (CI)

Тема	Род	Возраст (лет)	Имплантация уха	Опыт работы в CI (дней)	Бренд имплантатов	Стратегия обработки речи
КИ1	M	32	R	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ2	M	40	R	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ3	M	25	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ4	F	30	R	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ5	F	41	R	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ6	M	54	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ7	F	23	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ8	M	22	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ9	F	28	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП
КИ10	M	17	L	180	МЕД-ЭЛ	ФСП

 

Примечание: КИ, кохлеарный имплантат; FSP, обработка тонкой структуры.

 

Речевое восприятие оценивалось аудиологом, который предоставлял участникам материалы из "Словаря русского языка", включающего односложные и двусложные слова, с помощью усилителя. Речевые материалы воспроизводились при комфортном уровне звукового давления (SPL) 65 дБ. Участникам предлагалось вслух повторять услышанные слова в ходе теста. Итоговые баллы оценивались на основании процента слов, воспроизведённых правильно. Кроме того, тесты на восприятие речи проводились у пользователей кохлеарных имплантатов после активации устройства, а также через 90 и 180 дней после применения.

В данном исследовании применялась парадигма "странных стимулов" с использованием речевых сигналов (длительность 350 мс с фазами атаки и затухания по 10 мс каждая) [8, 9]. Стимулы выдавались с помощью программы E-Prime 2.0 (разработчик: Psychology Software Tools, Inc.) через два динамика, расположенных по бокам от участников и наклонённых под углом 45° к ушам, на комфортной громкости в 65 дБ. Расстояние между динамиками и участниками составляло 100 см. Стандартный стимул /ba/ предлагался в 80% испытаний, тогда как целевой стимул /da/ – в 25%. В ходе выполнения задания участникам было предъявлено 1000 слуховых стимулов с интервалом между стимулами 1000 мс.

Показатели распознавания речи у группы здорового контроля (HC) составили 93,5%, тогда как у пользователей кохлеарных имплантатов (CI) наблюдалось повышение от 25,5% на момент активации устройства до 57,6% через 180 дней. Это свидетельствует о постепенном улучшении распознавания речи с увеличением времени использования имплантатов.

Исследования ERPs на электроде FCz показали, что показатели латентности и амплитуды компонентов N1 и P2 у пользователей CI улучшались по мере времени использования устройства, приближаясь к сравнению с HC. Анализ средних форм потенциалов MMN показал, что с течением времени латентность MMN у пользователей CI сближается с показателями HC, хотя значимые различия сохранялись в течение наблюдаемого периода. Общие результаты указывают на прогресс в распознавании речи и адаптации слуха у пользователей CI по мере применения имплантатов.

Обсуждение. Исследование показало, что у пользователей кохлеарных имплантатов (CI) происходит значительное улучшение распознавания речи с течением времени, что согласуется с результатами аналогичных исследований [2]. Первоначальные показатели распознавания речи у CI составляли 25,5% на момент активации устройства, что затем увеличилось до 57,6% через 180 дней. Это согласуется с ранее опубликованными данными, такими как в работе Wang et al., где также указываются подобные темпы улучшения в течение первых шести месяцев после имплантации [11].

Кроме того, результаты нашего исследования показали прогресс в нейрофизиологических показателях пользователей CI, таких как улучшение латентности и амплитуды компонентов N1 и P2 в записях ERPs, что коррелирует с более быстрой адаптацией кохлеарного имплантата. Эти находки согласуются с исследованиями других авторов, например, Giraud и Lee, которые описали функциональную пластичность языковых областей мозга после кохлеарной имплантации [10].

Сравнивая результаты с аналогичными исследованиями, можно отметить, что латентность MMN частично сблизилась с показателями здорового контроля (HC), хотя значимые различия все еще остаются [3, 9]. Эти данные подчеркивают важность временного фактора в процессе слуховой реабилитации после кохлеарной имплантации.

Для дальнейших исследований рекомендуется проведение более длительных наблюдений и включение более разнообразных когорт пациентов, включая тех, у кого имеется предварительная слуховая недостаточность, а также анализ воздействия различных стратегий обработки речи, используемых в современных CI. Улучшение методов оценки и настройки кохлеарных имплантатов на основании нейрофизиологических данных также может способствовать более быстрому улучшению слуховых способностей [5].

Заключение. Подводя итоги, можно констатировать, что активное использование кохлеарных имплантатов в течение 180 дней приводит к значимому улучшению распознавания речи и нейрофизиологических показателей у пользователей. Постепенное сближение показателей с группой контроля указывает на успешную слуховую адаптацию, что согласуется с данными предыдущих исследований. Наше исследование подчеркивает важность дальнейшего изучения факторов, влияющих на эффективность реабилитации, а также необходимости постоянного совершенствования методов настройки кохлеарных имплантатов. Это позволит оптимизировать слуховую реабилитацию и повысить качество жизни пользователей имплантатов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузовков, В.Е., Сугарова, С.Б., Дворянчиков, В.В., Лиленко, А.С., Каляпин, Д.Д., Луппов, Д.С. Способ кохлеарной имплантации у пациентов с цитомегаловирусной инфекцией. Российская оториноларингология. 2021;20(3):51-58.
2. Кузовков, В.Е., Сугарова, С.Б., Кантемирова, Р.К., Лиленко, С.В., Чернушевич, И.И., Лиленко, А.С., Каляпин, Д.Д., Луппов, Д.С. Кохлеарная имплантация как метод слуховой реабилитации в разных возрастных группах. Российская оториноларингология. 2022;21(2):70-79.
3. Alemi, R., Lehmann, A. Middle latency responses to optimized chirps in adult cochlear implant users. J Am Acad Audiol. 2019;30(5):396-405. doi: 10.3766/jaaa.18014.
4. Arnott, S. R., Bardouille, T., Ross, B., Alain, C. Neural generators underlying concurrent sound segregation. Brain Res. 2011;1387:116-124. doi: 10.1016/j.brainres.2011.02.062.
5. Bednar, A., Lalor, E. C. Neural tracking of auditory motion is reflected by delta phase and alpha power of EEG. Neuroimage. 2018;181:683-691. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.07.054.
6. Bishop, D.V., Hardiman, M.J. Measurement of mismatch negativity in individuals: a study using single-trial analysis. Psychophysiology. 2010;47(4):697-705. doi: 10.1111/j.1469-8986.2009.00970.x.
7. Emmendorfer, A.K., Correia, J.M., Jansma, B.M., Kotz, S.A., Bonte, M. ERP mismatch response to phonological and temporal regularities in speech. Sci Rep. 2020;10:9917. doi: 10.1038/s41598-020-66824-x.
8. Ferreira-Santos, F., Silveira, C., Almeida, P.R., Palha, A., Barbosa, F., Marques-Teixeira, J. The auditory P200 is both increased and reduced in schizophrenia? A meta-analytic dissociation of the effect for standard and target stimuli in the oddball task. Clin Neurophysiol. 2012;123(11):1300-1308. doi: 10.1016/j.clinph.2011.11.036.
9. Finke, M., Billinger, M., Büchner, A. Toward automated cochlear implant fitting procedures based on event-related potentials. Ear Hear. 2016;38(1):118-127. doi: 10.1097/AUD.0000000000000377.
10. Giraud, A.L., C. J. P. Functional plasticity of language-related brain areas after cochlear implantation. Brain. 2009;132(7):1307-1316. doi: 10.1093/brain/124.7.1307.
11. Wang, S., Lin, M., Sun, L., Chen, X., Fu, X., Yan, L., Li, C., Zhang, X. Neural mechanisms of hearing recovery for cochlear-implanted patients: An electroencephalogram follow-up study. Front Neurosci. 2021;14:624484. doi: 10.3389/fnins.2020.624484.

 

REFERENCES

1. Kuzovkov V.E. Sugarova S.B. Dvoryanchikov V.V. Lilenko A.S. Kalyapin D.D. Luppov D.S. Sposob kohlearnoj implantacii u pacientov s citomegalovirusnoj infekciej [Method of cochlear implantation in patients with cytomegalovirus infection]. Rossijskaja otorinolaringologija [Russian otorhinolaryngology]. 2021;20(3):51-58.

2. Kuzovkov V.E. Sugarova S.B. Kantemirova R.K. Lilenko S.V. Chernushevich I.I. Lilenko A.S. Kalyapin D.D. Luppov D.S. Kohlearnaja implantacija kak metod sluhovoj reabilitacii v raznyh vozrastnyh gruppah [Cochlear implantation as a method of auditory rehabilitation in different age groups]. Rossijskaja otorinolaringologija [Russian otorhinolaryngology]. 2022;21(2):70-79.

3. Alemi R. Lehmann A. Middle latency responses to optimized chirps in adult cochlear implant users. J Am Acad Audiol. 2019;30(5):396-405. doi: 10.3766/jaaa.18014.

4. Arnott S.R. Bardouille T. Ross B. Alain C. Neural generators underlying concurrent sound segregation. Brain Res. 2011;1387:116-124. doi: 10.1016/j.brainres.2011.02.062.

5. Bednar A. Lalor E. C. Neural tracking of auditory motion is reflected by delta phase and alpha power of EEG. Neuroimage. 2018;181:683-691. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.07.054.

6. Bishop D. V. Hardiman M. J. Measurement of mismatch negativity in individuals: a study using single-trial analysis. Psychophysiology. 2010;47(4):697-705. doi: 10.1111/j.1469-8986.2009.00970.x.

7. Emmendorfer A. K. Correia J. M. Jansma B. M. Kotz S. A. Bonte M. ERP mismatch response to phonological and temporal regularities in speech. Sci Rep. 2020;10:9917. doi: 10.1038/s41598-020-66824-x.

8. Ferreira-Santos F. Silveira C. Almeida P. R. Palha A. Barbosa F. Marques-Teixeira J. The auditory P200 is both increased and reduced in schizophrenia? A meta-analytic dissociation of the effect for standard and target stimuli in the oddball task. Clin Neurophysiol. 2012;123(11):1300-1308. doi: 10.1016/j.clinph.2011.11.036.

9. Finke M. Billinger M. Büchner A. Toward automated cochlear implant fitting procedures based on event-related potentials. Ear Hear. 2016;38(1):118-127. doi: 10.1097/AUD.0000000000000377.

10. Giraud A.L. C. J. P. Functional plasticity of language-related brain areas after cochlear implantation. Brain. 2009;132(7):1307-1316. doi: 10.1093/brain/124.7.1307.

11. Wang S. Lin M. Sun L. Chen X. Fu X. Yan L. Li C. Zhang X. Neural mechanisms of hearing recovery for cochlear-implanted patients: An electroencephalogram follow-up study. Front Neurosci. 2021;14:624484. doi: 10.3389/fnins.2020.624484.

 

Материал поступил в редакцию 21.03.25

 

 

FEATURES OF SPEECH RECOGNITION AND NEUROPHYSIOLOGICAL CHANGES

IN COCHLEAR IMPLANT USERS IN THE EARLY REHABILITATION PERIOD

 

D.H. Khatueva, Student

FSBEI HE "North Ossetian State Medical Academy" of the Ministry of Health of Russia

(362019, Russia, Republic of North Ossetia – Alania, Vladikavkaz, Pushkinskaya St., 40)

E-mail: dianakhatueva26@gmail.com

 

Ya.S. Madaeva, Student

FSBEI HE "North Ossetian State Medical Academy" of the Ministry of Health of Russia

(362019, Russia, Republic of North Ossetia – Alania, Vladikavkaz, Pushkinskaya St., 40)

E-mail: yakhita9441@icloud.com

 

Abstract. Goal. To investigate the improvement of speech recognition and neurophysiological characteristics in cochlear implant (CI) users within 180 days after device activation. Materials and methods. The study was conducted with the participation of fifteen people from the healthy control group (HC) and six cochlear implant users with postlingual deafness at the private clinic “Zdorovye” in Makhachkala from January 2023 to September 2024. Speech recognition and ERP parameters (N1, P2, and MMN) were evaluated. Results. CI users have demonstrated significant improvements in speech recognition, with an increase from 25.5% at the time of activation to 57.6% after 180 days. The latency and amplitude of components N1 and P2 also improved, gradually approaching those of the HC group. Conclusions. Cochlear implantation significantly improves speech recognition and hearing adaptation due to neurophysiological changes. Additional research may improve the techniques for adjusting implants to achieve rehabilitation goals faster.

Keywords: cochlear implantation, speech recognition, ERPs, auditory rehabilitation, neurophysiology.