Электрокохлеография
Электрокохлеография (сокращенно ЭКохГ или ЭКОГ ) — это метод регистрации электрических потенциалов , генерируемых во внутреннем ухе и слуховом нерве в ответ на звуковую стимуляцию, с использованием электрода, помещенного в ушной проход или барабанную перепонку . [1] Тест проводится отологом или аудиологом со специальной подготовкой и используется для выявления повышенного давления во внутреннем ухе ( эндолимфатической водянки ) или для тестирования и мониторинга функции внутреннего уха и слухового нерва во время операции. [2]
Клинические применения
Наиболее распространенные клинические применения электрокохлеографии включают:
- Объективная идентификация и мониторинг болезни Меньера и эндолимфатической водянки (ЭГ)
- Интраоперационный мониторинг функции слуховой системы при операциях на стволе мозга или мозжечке.
- Усиление волны I слуховой реакции ствола мозга , особенно у слабослышащих пациентов. [2]
- Диагностика слуховой нейропатии
Физиология улитки [ править ]
Базилярная мембрана и волосковые клетки улитки функционируют как точно настроенный частотный анализатор. [3] Звук передается во внутреннее ухо посредством вибрации барабанной перепонки , приводящей к движению косточек среднего уха (молоточка, наковальни и стремени). Движение стремени по овальному окну создает волну давления в перилимфе внутри улитки, вызывая вибрацию базилярной мембраны. Звуки разной частоты вызывают вибрацию разных участков базилярной мембраны, и точка максимальной амплитуды колебаний зависит от частоты звука. [4]
Когда базилярная мембрана вибрирует, волосковые клетки , прикрепленные к этой мембране, ритмично прижимаются к текториальной мембране волосковых клеток , изгибая стереоцилии . Это открывает механически закрытые ионные каналы в волосковой клетке, обеспечивая приток калия (K + ) и кальций (Ca 2+ ) ионы. Поток ионов генерирует переменный ток через поверхность волосковых клеток той же частоты, что и акустический стимул. Это измеримое переменное напряжение называется кохлеарным микрофоном (CM), которое имитирует стимул. Волосковые клетки действуют как преобразователь, преобразуя механическое движение базилярной мембраны в электрическое напряжение, в процессе, требующем АТФ из сосудистой полоски в качестве источника энергии.
Деполяризованная волосковая клетка высвобождает нейротрансмиттеры через синапс к первичным слуховым нейронам спирального ганглия . Достигнув рецепторов на нейронах постсинаптических спиральных ганглиев, нейротрансмиттеры индуцируют постсинаптический потенциал или генераторный потенциал в проекциях нейронов. Когда достигается определенный пороговый потенциал, нейрон спирального ганглия запускает потенциал действия, который поступает в путь слуховой обработки мозга.
потенциалы Кохлеарные
Эндолимфатический потенциал покоя нормальной улитки составляет +80 мВ. При стимуляции улитки генерируются как минимум 3 других потенциала:
- Кохлеарный микрофон (CM)
- Суммирующий потенциал (СП)
- Потенциал действия (ПД)
Как описано выше, кохлеарный микрофон (CM) представляет собой напряжение переменного тока (AC), которое отражает форму волны акустического стимула. В нем преобладают наружные волосковые клетки кортиева органа. Величина записи зависит от близости записывающих электродов к волосковым клеткам. ЦМ пропорционален смещению базилярной мембраны. [4] Четвертый потенциал, нейрофонический слуховой нерв, иногда диссоциирует от ЦМ. Нейрофонический представляет собой нервную часть (спайки слухового нерва), фазированную по отношению к стимулу, и аналогичен ответу на следующую частоту . [5]
Суммирующий потенциал (СП), впервые описанный Тасаки и др. в 1954 году представляет собой постоянный ток (DC), когда они движутся вместе с базилярной мембраной, реакцию волосковых клеток на [6] а также ответ постоянного тока от дендритного и аксонального потенциалов слухового нерва. [7] SP — это стимулирующий потенциал улитки. Хотя исторически он был наименее изучен, интерес к нему возобновился из-за изменений в SP, о которых сообщалось в случаях эндолимфатической водянки или болезни Меньера.
Потенциал действия слухового нерва, также называемый составным потенциалом действия (CAP), является наиболее широко изученным компонентом ECochG. ПД представляет собой суммарный ответ синхронной активации нервных волокон. Оно также проявляется в виде напряжения переменного тока. Первая и самая большая волна (N1) идентична волне I слухового ответа ствола мозга (ABR). Далее следует волна N2, идентичная волне II ABR. Величина потенциала действия отражает количество активируемых волокон. Латентность ПД измеряется как время между началом и пиком волны N1.
Считается, что CAP имеет низкую чувствительность к изменениям полярности стимула, в отличие от CM, который следует полярности стимула. В результате исследователи часто используют сумму (или разность) ответов на стимулы переменной полярности, чтобы отделить ЦАП от ЦМ.
Процедура и параметры записи [ править ]
ЭКохГ может выполняться как с инвазивными, так и с неинвазивными электродами. Инвазивные электроды, такие как транстимпанальные (ТТ) иглы, дают более четкие и надежные электрические реакции (с большей амплитудой), поскольку электроды расположены очень близко к генераторам напряжения. Иглу помещают на мыс стенки среднего уха и круглое окно. Преимущество неинвазивных или экстратимпанальных (ЭТ) электродов заключается в том, что они не причиняют пациенту боли или дискомфорта. В отличие от инвазивных электродов, здесь нет необходимости в седации, анестезии или медицинском наблюдении. Однако масштабы ответов меньшие.
Используются слуховые стимулы в виде широкополосных щелчков длительностью 100 микросекунд. Полярность стимула может быть полярностью разрежения, полярностью конденсации или переменной полярностью. Сигналы записываются с первичного записывающего (неинвертированного) электрода, расположенного в слуховом проходе, барабанной перепонке или мысе (в зависимости от типа используемого электрода). Референтные (инвертирующие) электроды можно разместить на контралатеральной мочке уха, сосцевидном отростке или ушном канале.
Сигнал обрабатывается, включая усиление сигнала (до 100 000 раз для записей с экстратимпанальных электродов), фильтрацию шума и усреднение сигнала. Часто используется полосовой фильтр от 10 Гц до 1,5 кГц.
Интерпретация результатов [ править ]
CM, SP и AP используются для диагностики эндолимфатической водянки и болезни Меньера. В частности, аномально высокий уровень SP и высокое соотношение SP:AP являются признаками болезни Меньера. Соотношение SP:AP 0,45 или выше считается ненормальным.
История [ править ]
ЦМ был впервые обнаружен в 1930 году Эрнестом Вевером и Чарльзом Бреем у кошек. [8] Уивер и Брей ошибочно пришли к выводу, что эта запись была произведена слуховым нервом. Они назвали это открытие «эффектом Вевер-Брея». Хэллоуэлл Дэвис и Эй Джей Дербишир из Гарварда повторили исследование и пришли к выводу, что волны на самом деле имеют кохлеарное происхождение, а не слуховой нерв. [9]
Фромм и др. были первыми исследователями, применившими метод ECochG у людей, вводя проволочный электрод через барабанную перепонку и регистрируя CM из ниши круглого окна и мыса улитки. Их первое измерение ЦМ у людей было в 1935 году. [10] Они также обнаружили волны N1, N2 и N3, следующие за CM, но именно Тасаки идентифицировал эти волны как потенциалы действия слухового нерва .
Фиш и Рубен были первыми, кто зарегистрировал сложные потенциалы действия как от круглого окна, так и от восьмого черепного нерва (CN VIII) у кошек и мышей. [11] Рубен также был первым человеком, применившим CM и AP в клинических целях.
Суммирующий потенциал, потенциал волосковых клеток, связанный со стимулом, был впервые описан Тасаки и его коллегами в 1954 году. [6] Эрнест Дж. Мур был первым исследователем, зафиксировавшим СМ с поверхностных электродов. В 1971 году Мур провел пять экспериментов, в которых он зарегистрировал CM и AP у 38 человек, используя поверхностные электроды. Целью эксперимента было установить достоверность ответов и разработать систему наушников без артефактов. [12] К сожалению, большая часть его работ так и не была опубликована.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Гибсон, Уильям П. (19 мая 2017 г.). «Клиническое использование электрокохлеографии» . Границы в неврологии . 11 : 274. дои : 10.3389/fnins.2017.00274 . ISSN 1662-453X . ПМЦ 5437168 . ПМИД 28634435 .
- ^ Перейти обратно: а б Ферраро, Джон А. (15 ноября 2000 г.). «Клиническая электрокохлеография: обзор теорий, методов и приложений» . Аудиология онлайн . Проверено 15 сентября 2014 г.
- ^ Коллоффель ЛЮЭ (1972). «Исследование вибраций базилярной мембраны III: кривая частотной характеристики базилярной мембраны у живой морской свинки». Акустика . 27:82 .
- ^ Перейти обратно: а б Эггермонт Джей-Джей (1974). «Основные принципы электрокохлеографии». Acta Oto-Laryngologica Supplementum . 316 : 7–16. дои : 10.1080/16512251.1974.11675742 . ПМИД 4525558 .
- ^ Снайдер Р.Л., Шрайнер CE (1984). «Слуховая нейрофоника: основные свойства». Исследование слуха . 15 (3): 261–80. дои : 10.1016/0378-5955(84)90033-9 . ПМИД 6501114 . S2CID 41111768 .
- ^ Перейти обратно: а б Тасаки И и др. (1954). «Исследование кохлеарного потенциала у морских свинок с помощью микроэлектрода». Журнал Акустического общества Америки . 26 (5): 765. Бибкод : 1954ASAJ...26..765T . дои : 10.1121/1.1907415 .
- ^
Лутц Б.Т.; и другие. (2022). «Нейронный вклад в потенциал улиткового суммирования: спайковые и дендритные компоненты» . ЯРО . 23 (3): 351–363. дои : 10.1007/s10162-022-00842-6 . ПМЦ 9085993 . ПМИД 35254541 . S2CID 247252398 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Вевер Э.Г., Брей CW (1930). «Слуховые нервные импульсы». Наука . 71 (1834): 215. doi : 10.1126/science.71.1834.215 . ПМИД 17818230 .
- ^ Мур Э.Дж. (1983). Основания слухового ствола мозга вызывали ответы . Грюн и Стрэттон, Инк.
- ^ Фромм Б и др. (1934–1935). «Исследования механизма эффекта Вевер-Брея». Acta Oto-Laryngologica . 22 (3): 477–486. дои : 10.3109/00016483509118125 .
- ^ Фиш УП, Рубен Р.Дж. (1962). «Электроакустический ответ на щелчковую стимуляцию после перерезки восьмого нерва». Acta Oto-Laryngologica . 54 (1–6): 532–42. дои : 10.3109/00016486209126971 . ПМИД 13893094 .
- ^ Мур Э.Дж. (1971). Человеческая кохлеарная микрофоника и потенциалы действия слухового нерва от поверхностных электродов . Неопубликованный доктор философии. диссертация, Университет Висконсина. Мэдисон, Висконсин.