- MED-EL
- 3 okt 2014
U weet misschien wel dat een cochleair implantaat elektrische pulsen gebruikt om geluidsinformatie naar de hersenen te sturen. Maar weet u ook hoe geluidsinformatie bij een normaal gehoor naar de hersenen wordt gestuurd? Hoe werkt het oor? Dat is ook met elektrische signalen! Wacht, wat is dan het verschil tussen de elektrische signalen van een cochleair implantaat en die van een normaal gehoor? Is er wel een verschil? Het antwoord is: nee, niet echt. Zodra de elektrische signalen de gehoorzenuw bereiken, worden ze op precies dezelfde manier behandeld, ongeacht de bron. Ze worden allemaal doorgegeven aan de hersenen, en ze worden allemaal waargenomen als het gehoorzintuig.
Hoe de hersenen geluidsinformatie ontvangen
Het zijn de hersenen, en niet het oor, die werkelijk verantwoordelijk zijn voor het waarnemen van geluiden. Het slakkenhuis, en eigenlijk het hele oor, is ontworpen om geluiden om te zetten in zenuwsignalen en geluidsinformatie over te brengen naar de hersenen.
Bij normaal horen begint het allemaal met geluidsgolven, dat zijn trillingen. Deze geluidsgolven bereiken het oor en brengen het trommelvlies in trilling, dat op zijn beurt de kleine botjes van het middenoor in trilling brengt en deze botjes dragen deze geluidstrillingen vervolgens over naar het slakkenhuis.
In het slakkenhuis brengen de geluidstrillingen het basilair membraan in trilling. Het basilair membraan bevat duizenden haarcellen die bewegen als reactie op de druk van de geluidsgolven. Verschillende haarcellen reageren op verschillende geluidsfrequenties, en ze zijn gerangschikt als een piano: cellen onderaan het membraan reageren op hoogfrequente geluiden en die bovenaan reageren op laagfrequente geluiden.
Wanneer de haarcellen ver genoeg worden geduwd, geven ze een kleine elektrische impuls, soms een zenuwimpuls genoemd, die de naburige zenuwcel stimuleert. Wanneer een zenuwcel een zenuwimpuls ontvangt, geeft hij dit elektrische zenuwsignaal door aan zijn buurman, en vervolgens geeft zijn buurman het signaal door aan de volgende zenuwcel, die de volgende zenuwcel stimuleert, en zo verder in de rij.
Hoe ver gaat deze lijn? Er zijn duizenden van deze haarcellen verspreid over het slakkenhuis, en elk van hen is verbonden met de gehoorzenuw. De gehoorzenuw is een lijn van zenuwcellen die helemaal tot de auditieve cortex reikt, een deel van de hersenen. Het is in de auditieve cortex waar deze elektrische zenuwimpulsen worden wat u ervaart als geluid.
Dus, dat is hoe geluidsinformatie de hersenen bereikt bij een normaal gehoor. Wat gebeurt er als deze zenuwcellen niet goed functioneren? Wanneer iemand een gehoorverlies heeft als gevolg van niet-functionerende haarcellen, zijn er een paar verschillende oplossingen die kunnen helpen om het gehoorgevoel te repliceren.
Cochleaire implantaten: When an Electrical Pulse = een elektrische puls
Een van deze oplossingen is een cochleair implantaat, dat is ontworpen om de elektrische pulsen na te bootsen die de haarcellen maken. Dit werkt omdat zenuwcellen slechts boodschappers zijn, en zij discrimineren niet – als zij om het even welk soort elektrische impuls ontvangen verzenden zij het zonder vragen te stellen.
Daarom kan een cochleair implantaat nog geluidsinformatie verzenden, zelfs als de haarcellen in het slakkenhuis niet behoorlijk functioneren. Zodra de elektrodeset in het slakkenhuis is ingebracht, is hij dicht genoeg bij de zenuwcellen om ze elektrische signalen te kunnen zenden. Daarom zijn er meerdere contacten in een elektrode-array: verschillende contacten bevinden zich langs het slakkenhuis om elektrische impulsen te geven aan de gebieden die een breed scala van geluidsfrequenties nabootsen.
Wanneer een elektrische puls wordt verzonden vanuit de elektrode-array, stimuleert deze een gericht gebied van de zenuwcellen van de gehoorzenuw. Deze zenuwcellen geven dan een natuurlijk elektrisch zenuwsignaal door aan hun buurcellen, en zo verder tot zij de auditieve cortex bereiken. Zodra deze elektrische signalen de zenuwcellen van de gehoorzenuw bereiken, worden zij dus precies zo behandeld als wanneer zij door de haarcellen van het slakkenhuis zouden worden voortgebracht.
EAS: twee wegen naar dezelfde bestemming
Een andere manier om de hersenen met geluidsinformatie te stimuleren is met behulp van EAS, of Elektrisch Akoestische Stimulatie. EAS combineert twee verschillende soorten stimulatie die geluidsinformatie naar de hersenen sturen. De eerste, de elektrische stimulatie die wordt aangetroffen in een cochleair implantaat, wordt beschreven in het gedeelte hierboven. De tweede is akoestische versterking, zoals een hoortoestel, dat de geluidsgolven versterkt die dan het pad van het normale horen volgen zoals beschreven in de eerste sectie.
Dit type van dubbele stimulatie is ontworpen voor iemand die zeer weinig functionele haarcellen heeft in het hoge-frequentiegebied van het slakkenhuis, maar enkele functionele haarcellen in het lage-frequentiegebied. De elektrische stimulatie van het cochleaire implantaat zendt geluidsinformatie naar de zenuwcellen die geen werkende haarcellen hebben, terwijl de akoestische versterking geluidsinformatie zendt naar de haarcellen die nog wel functioneel zijn.
Omdat deze twee soorten stimulatie beide elektrische pulsen creëren, reageren de gehoorzenuwcellen op beide soorten stimulatie op dezelfde manier. Net als bij een normaal gehoor geeft de gehoorzenuw de elektrische zenuwimpulsen door aan de hersenen, waar de informatie wordt waargenomen als geluid.
Auditieve hersenstamimplantaat: Stimulering van de hersenstam
Een ABI, of Auditory Brainstem Implant, geeft ook elektrische stimulatie aan de auditieve centra van de hersenen. Het is ontworpen voor personen die geen functionele gehoorzenuw hebben, en wordt daarom rechtstreeks aan de hersenstam bevestigd en slaat het slakkenhuis volledig over. Dit betekent dat de elektrische signalen ook de zenuwcellen in het slakkenhuis overslaan, maar nog steeds via zenuwbanen naar de hersenen worden gezonden.
Er zijn verschillen tussen een ABI en een cochleair implantaat, en ze worden gebruikt in zeer verschillende omstandigheden. Een ABI wordt meestal gebruikt in gevallen van retrocochleair gehoorverlies, dat vaak kan worden veroorzaakt door tumoren rond de gehoorzenuw die resulteren in een niet-functionerende gehoorzenuw. Om deze tumoren te verwijderen, wordt meestal de gehoorzenuw verwijderd, zodat een cochleair implantaat in deze gevallen geen optie is.
Om die reden moet de stimulatie worden gericht op zenuwcellen die dichter bij de hersenen liggen. Eigenlijk wordt het implantaat geplaatst op zenuwcellen die deel uitmaken van de hersenen. Omdat de zenuwen hier zo dicht geconcentreerd zijn, stimuleert elk van de contacten van de ABI een veel groter aantal zenuwcellen dan de individuele contacten van een cochleair implantaat zouden doen. De elektrische impulsen van de ABI worden nog steeds waargenomen als geluidsinformatie, maar de hersenen zullen deze informatie anders interpreteren dan de meer precies gerichte elektrische impulsen van een cochleair implantaat.