Download הרצאת סיכום

‫עבוד אותות במערכת החושים‬
‫סמסטר א' תשס"ט‬
http://www.eng.tau.ac.il/~mira/senseses2008
Cochlear Implant
Auditory Evoked Response
Binaural Hearing
Cochlear Implant
1. Sound Processor
•captures sound from the environment
•processes sound into digital information
2. Implant
•transmits to the implant over a transmitting
antenna, or headpiece, held in place by magnets in
both the headpiece and implant
•converts digital information into electrical signals
•sends signals down tiny wires to the electrode
array in the inner ear
3. Electrode Array
•delivers electrical signals through tiny
contacts, or electrodes, to the hearing nerve
•the hearing nerve carries the sound
information to the brain, where it is heard
Auditory Pathway
Electrophysiology of the Human
Auditory System
‫בדיקת ‪Auditory Brainstem – ABR‬‬
‫‪Responses‬‬
‫מחברים אלקטרודות‬
‫חיצוניות לתנוך האזן‬
‫ולמצח הנבדק‬
‫בדיקת ‪ BERA‬מייצגת פעילות חשמלית בעצב השמיעה ובגזע המוח‪.‬‬
‫התגובה היא רישום של מספר גלים אופייניים‪.‬‬
‫גל ‪ :I‬פעילות עצב ‪VIII‬‬
‫גל ‪ :II‬גרעין קוכליארי‬
‫גל ‪. Super Olive Complex :III‬‬
‫גל ‪lateral SOC :IV‬‬
‫גל ‪Lateral leminiscus :V‬‬
‫גל ‪ :VI‬תלמוס‬
‫מה בודקים?‬
‫א‪ .‬לטנטיות‪ :‬השוואה ביחס לנורמות והשוואה בין שתי האוזניים של אותו נבדק‬
‫ב‪.‬שינויים יחסיים בגובה הפיק‬
‫שימושים קליניים של בדיקת ‪?ABR‬‬
‫בדיקה בתינוק בסיכון‬
‫קביעת סף שמיעה אובייקטיבי‪ .‬ניתן לקבוע גם בתינוקות‬
‫בסיכון‬
Localization = judgment of the direction and distance of a
sound source
Lateralization = the apparent location of the sound source within
the head when headphones are used
Binaural Hearing:
Interaural Differences
• We will conduct an experiment to measure
the minimum ILD/ITD.
tRight , LRight
tLeft , LLeft
Masking Level Difference
S0 N 0
S N0
MLD=0 dB
MLD=15 dB
Sm N m
MLD=0 dB
Sm N0
MLD=9dB
The Pina
Head Related Transfer Function
Right
0
2000
2000
frequency [Hz]
frequency [Hz]
Left
0
4000
6000
8000
10000
8000
100
200
direction []
300
0
0
0
2000
2000
4000
6000
8000
10000
0
4
6000
2
10000
frequency [Hz]
frequency [Hz]
0
6
4000
100
200
direction []
300
Gain
180
4000
0
6000
8000
10000
100
200
direction []
300
0
100
200
direction []
300
-180
Phase
[]
‫“‪”Cone of confusion‬‬
‫בתוך הקונוס התלת ממדי ישנם צרופים שונים של מקומות שלהם‬
‫יש אותו ‪ ITD‬ואותו ‪ ILD‬היוצרים אזור של קושי בהחלטה של מיקום‬
‫הקול‪ .‬תנועות הראש משנות את מיקום הקונוס ומקטינות את אזור‬
‫חוסר הוודאות‬
‫‪Minimal Audible Angle - MAA‬‬
‫מהו ההפרש הקטן ביותר בשינוי מיקום הקול המאפשר הבחנה בשינוי‬
‫זה?‬
‫היכולת שלנו להבחין בהפרש‬
‫במיקום מקור הקול היא טובה‬
‫ביותר כשהקול מגיע מלפנים‬
‫בחזית הראש‪ .‬יכולת זו הולכת‬
‫ופוחתת כשמקור הקול נמצא בצדי‬
‫הראש או מאחור‪.‬‬
‫שינויים קטנים בכיוון הקול מלפנים‬
‫יוצרים הבדלים גדולים ב‪. ITD -‬‬
LATERALIZATION
Perception
Stimulus
R
ILD
L
4
3
2
1
5
6
7
8
9
R
ITD
R
ITD=ILD=0
L
L
Normal Performance
Histograms =
number of times a subject reported perceiving a position when ITD or ILD presented
Abnormal Performance
Side --Oriented
9
9
9
9
8
8
8
8
7
7
7
7
6
6
6
6
5
5
5
5
4
4
4
4
3
3
3
3
2
2
2
2
1
-1
1
- 10
1
-1
0
ITD(msec)
1
position
position
Center-Oriented
0
ILD(dB)
10
0
ITD(msec)
1
1
- 10
0
ILD(dB)
1 0
Patients’ Performance
6
5
4
CVA
MS
3
2
1
0
Normal
Center
Side
Brainstem MRI Scans
Axial
Coronal
Sagittal
Lesion Detection
Overlap of Auditory Pathway on MRI Scans
Auditory Pathway and Brainstem
Outline Overlapped on fMRI Scans
Schematic Representation of the
Brainstem Auditory Pathway
Correlation between MRI and Lateralization
Normal Lateralization
MS10
MS20
MS50
MS52
CVA23
Correlation between MRI and Lateralization
Side-Oriented Lateralization
Correlation between MRI and Lateralization
Center-Oriented Lateralization
Correlation between MRI and Lateralization
MRI
LATERALIZATION
NORMAL
PERFORMANCE
CENTER-ORIENTED
SIDE-ORIENTED
NO
LESIONS
MS10
MS20
MS50
MS52
CVA23
TB
LESIONS
TB&LL
LESIONS
LL
LESIONS
CVA25
CVA36
MS3
MS22
CVA29
CVA30
CVA32
MS46
MS48
CVA37
CVA54
CVA44
MS7
MS11
MS15
CVA39
CVA43
Experimental Summary and Conclusions
• Two types of abnormal lateralization performance were
found : center-oriented and side-oriented.
• Both types of abnormalities were found in patients with
either MS or Stroke
• Center-oriented lateralization is correlated with TB/SOC
lesions
• Side-oriented lateralization is correlated with LL/IC
lesions
fMRI Study with
Binaural Stimulation
Axial cut (6/12) -SOC
Coronal cut (6/11) - AC
Coronal cut (2/11) - MGB
0.025
0
Axial cut (2/12) - CN
Axial cut (10/12) - LL
Monaural & Binaural
Activation in a Right Sagittal Section
Left Ear
Stimulation
Right & Left
Ears Stimulation
Right Ear
Stimulation
Monaural & Binaural
Activation in a Left Sagittal Section
Left ear
stimulation
Both ears
stimulation
Right ear
stimulation
What Next?
Evaluate Behavioral Performances of
Normal Subjects and Patients according to
the statistical properties of the auditory
pathway
Find Correlation Between fMRI and
Behavioral Performances