Jak funguje ucho

• MED-EL
• 3. října 2014

Možná víte, že kochleární implantát využívá elektrické impulzy k přenosu zvukových informací do mozku. Víte ale, jak se zvuková informace posílá do mozku při normálním slyšení? Jak funguje ucho? Také pomocí elektrických signálů!“

Počkejte, jaký je tedy rozdíl mezi elektrickými signály z kochleárního implantátu a těmi z normálního sluchu? Je v tom vůbec nějaký rozdíl?

Odpověď zní: ne, ve skutečnosti ne. Jakmile elektrické signály dosáhnou sluchového nervu, je s nimi zacházeno úplně stejně bez ohledu na to, co bylo jejich zdrojem. Všechny jsou přeneseny do mozku a všechny jsou vnímány jako sluchový vjem.

Jak mozek přijímá zvukové informace

Zvuk ve skutečnosti vnímá spíše mozek než ucho. Hlemýžď a vlastně celé ucho je navrženo tak, aby převádělo zvuky na nervové signály a předávalo zvukové informace do mozku.

Při normálním slyšení vše začíná zvukovými vlnami, což jsou vibrace. Tyto zvukové vlny se dostanou do ucha a rozkmitají ušní bubínek, který zase rozkmitá drobné kůstky středního ucha a tyto kůstky pak přenášejí tyto zvukové vibrace do hlemýždě.

V hlemýždi zvukové vibrace rozkmitají bazilární membránu. Bazilární membrána obsahuje tisíce vláskových buněk, které se pohybují v reakci na tlak zvukových vln. Různé vláskové buňky reagují na různé frekvence zvuku a jsou uspořádány jako klavír: buňky v dolní části membrány reagují na zvuky o vysoké frekvenci a ty v horní části reagují na zvuky o nízké frekvenci.

Když se vláskové buňky dostatečně zatlačí, vytvoří malý elektrický impuls, někdy nazývaný nervový impuls, který stimuluje sousední nervovou buňku. Když nervová buňka přijme nervový impuls, předá tento elektrický nervový signál své sousední buňce a její sousedka pak předá signál další nervové buňce, která stimuluje další nervovou buňku, a tak dále po linii.

Jak daleko tato linie sahá? Těchto vláskových buněk jsou po celém hlemýždi tisíce a každá z nich je napojena na sluchový nerv. Sluchový nerv je linie nervových buněk, která sahá až do sluchové kůry, části mozku. Právě ve sluchové kůře se tyto elektrické nervové impulsy mění v to, co vnímáte jako zvuk.

Takto se tedy zvuková informace dostává do mozku při normálním slyšení. Co se stane, když tyto nervové buňky nefungují správně? Pokud má někdo ztrátu sluchu způsobenou nefunkčními vláskovými buňkami, existuje několik různých řešení, která mohou pomoci vjem sluchu obnovit.

Kochleární implantáty: Jedním z těchto řešení je kochleární implantát, který je navržen tak, aby replikoval elektrické impulsy, které vytvářejí vláskové buňky. Funguje to proto, že nervové buňky jsou pouhými posly a nerozlišují – pokud obdrží jakýkoli elektrický impulz, vyšlou ho dál, aniž by se na něco ptaly.

Kochleární implantát tedy může vysílat zvukové informace, i když vláskové buňky v hlemýždi nefungují správně. Jakmile je soustava elektrod zavedena do hlemýždě, je dostatečně blízko nervovým buňkám, aby jim mohla vysílat elektrické signály. Proto je v elektrodovém poli více kontaktů: podél hlemýždě jsou umístěny různé kontakty, které poskytují elektrické impulsy do oblastí, které kopírují široký rozsah zvukových frekvencí.

Když je z elektrodového pole vyslán elektrický impuls, stimuluje cílovou oblast nervových buněk sluchového nervu. Tyto nervové buňky pak předávají přirozený elektrický nervový signál dál svým sousedům a tak dále po linii, dokud nedosáhnou sluchové kůry. Jakmile se tedy tyto elektrické signály dostanou k nervovým buňkám sluchového nervu, je s nimi zacházeno přesně tak, jako kdyby byly vytvořeny vláskovými buňkami hlemýždě.

EAS: Dvě cesty ke stejnému cíli

Dalším způsobem stimulace mozku zvukovými informacemi je použití EAS neboli elektrické akustické stimulace. EAS kombinuje dva různé typy stimulace, které vysílají zvukové informace do mozku. První z nich, elektrická stimulace, která se nachází v kochleárním implantátu, je popsána v části právě uvedené výše. Druhým je akustická amplifikace, podobná sluchadlu, která zesiluje zvukové vlny, jež pak následují cestu normálního slyšení, jak je popsáno v první části.

Tento typ duální stimulace je určen pro někoho, kdo má velmi málo funkčních vláskových buněk ve vysokofrekvenční oblasti hlemýždě, ale několik funkčních vláskových buněk v nízkofrekvenční oblasti. Elektrická stimulace kochleárního implantátu vysílá zvukové informace do nervových buněk, které nemají funkční vláskové buňky, zatímco akustické zesílení vysílá zvukové informace do vláskových buněk, které jsou stále funkční.

Protože oba tyto typy stimulace vytvářejí elektrické impulsy, sluchové nervové buňky reagují na oba typy stimulace stejným způsobem. Stejně jako při normálním slyšení přenáší sluchový nerv elektrické nervové impulsy do mozku, kde jsou informace vnímány jako zvuk.

Sluchový implantát mozkového kmene: Stimuluje mozkový kmen

Sluchový implantát ABI neboli sluchový implantát mozkového kmene rovněž zajišťuje elektrickou stimulaci sluchových center v mozku. Je určen pro osoby, které nemají funkční sluchový nerv, a proto je připojen přímo k mozkovému kmeni a zcela vynechává hlemýžď. To znamená, že jeho elektrické signály rovněž přeskakují nervové buňky v hlemýždi, ale jsou stále vysílány do mozku pomocí nervových drah.

Mezi ABI a kochleárním implantátem jsou rozdíly a používají se za velmi odlišných okolností. ABI se nejčastěji používá v případech retrokochleární ztráty sluchu, která může být často způsobena nádory v okolí sluchového nervu, což má za následek nefunkčnost sluchového nervu. K odstranění těchto nádorů se obvykle sluchový nerv odstraní, takže kochleární implantát v těchto případech nepřichází v úvahu.

Z tohoto důvodu musí být stimulace zaměřena na nervové buňky, které jsou blíže mozku. Ve skutečnosti je implantát umístěn na nervové buňky, které jsou součástí mozku. Protože nervy jsou zde tak hustě soustředěny, každý z kontaktů ABI stimuluje mnohem větší počet nervových buněk, než by stimulovaly jednotlivé kontakty kochleárního implantátu. Elektrické impulsy ABI jsou stále vnímány jako zvuková informace, ale mozek bude tyto informace interpretovat jinak, než jak by interpretoval přesněji cílené elektrické impulsy kochleárního implantátu.