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# Biología # Neurociencia

Implantes Cocleares: Volviendo a Escuchar el Mundo

Aprende cómo los implantes cocleares transforman vidas al mejorar la audición.

Anna Jing, Sylvia Xi, Ivan Fransazov, Joshua H. Goldwyn

― 8 minilectura


Escuchar de nuevo con Escuchar de nuevo con implantes cocleares al restaurar la capacidad de oír. Los implantes cocleares cambian vidas
Tabla de contenidos

Los Implantes cocleares (IC) son dispositivos impresionantes diseñados para ayudar a quienes tienen pérdida auditiva. Piensa en ellos como gadgets de oído súper avanzados que evitan las partes dañadas del oído y estimulan el nervio auditivo directamente con señales eléctricas. Estas señales ayudan al cerebro a interpretar sonidos, facilitando que los usuarios entiendan el habla y perciban otros aspectos críticos del sonido. Es como darle un nuevo par de oídos a alguien que pudo haberlos perdido.

¿Qué son los implantes cocleares?

Los implantes cocleares son dispositivos prostéticos que pueden restaurar el sentido del oído en personas con pérdida auditiva severa. Tienen partes externas e internas. La parte externa capta sonidos y los convierte en señales digitales, que luego se envían al implante interno. La parte interna estimula el nervio auditivo, permitiendo que el cerebro perciba el sonido.

No todos los que tienen pérdida auditiva usarán un IC, pero para quienes sí, los beneficios pueden ser significativos. Muchos usuarios dicen que entienden mejor el habla, especialmente en ambientes tranquilos. Algunas personas optan incluso por implantes bilaterales, lo que significa tener implantes en ambos oídos. Esto puede mejorar la calidad del sonido, permitiendo que los usuarios entiendan mejor el habla en lugares ruidosos y localicen sonidos.

La importancia de la localización del sonido

Imagina intentar disfrutar de una conversación en un café lleno de gente mientras alguien habla detrás de ti. Es complicado, ¿verdad? Aquí es donde entra en juego la localización del sonido. Nuestra capacidad para determinar de dónde provienen los sonidos nos ayuda a navegar por nuestro entorno y comunicarnos eficazmente.

Los oídos humanos están diseñados para recoger información sobre los sonidos desde múltiples ángulos. Dos pistas principales nos ayudan a averiguar de dónde vienen los sonidos:

  1. Diferencia de Nivel Interaural (DLI): Cuando un sonido llega a nuestros oídos, suele ser más fuerte en el oído más cercano a la fuente. Esta diferencia en el nivel del sonido nos ayuda a identificar la dirección del sonido.

  2. Diferencia de Tiempo Interaural (DTI): Los sonidos llegan a nuestros oídos en momentos ligeramente diferentes. El cerebro utiliza esta diferencia de tiempo para ayudar a localizar de dónde proviene el sonido.

Para los usuarios de IC, lograr la localización del sonido puede ser más complicado. Aunque los usuarios de IC bilaterales suelen tener mejor localización del sonido que aquellos con un solo IC, todavía pueden tener dificultades en comparación con individuos con audición normal.

El equipo de procesamiento del sonido en el cerebro

En nuestros cerebros, hay un equipo dedicado de neuronas trabajando juntas para procesar el sonido. Un jugador clave en este equipo es el olivo superior medial (OSM). Esta parte del cerebro es crucial para determinar la dirección de los sonidos basándose en la DTI. Piensa en el OSM como un detective del sonido bien entrenado, juntando pistas para identificar de dónde proviene el sonido.

A pesar de sus habilidades, el OSM y sus colegas enfrentan ciertos desafíos. Por ejemplo, las personas con IC a menudo dependen más de las DLI para localizar sonidos, ya que las pistas de DTI pueden no funcionar tan bien. Varios factores, como la colocación de los electrodos en la cóclea, el tipo de pérdida auditiva y los cambios en el nervio auditivo, pueden afectar cuán bien cumple su tarea el OSM.

El impacto de la pérdida auditiva

Cuando alguien experimenta pérdida auditiva prolongada, su sistema auditivo puede sufrir cambios. Esto es cierto tanto a nivel del oído como en el cerebro. Las neuronas auditivas, que juegan un papel crucial en el procesamiento del sonido, pueden cambiar su estructura y función con el tiempo.

Uno de los cambios que pueden ocurrir se llama plasticidad del segmento inicial del axón (SIA). El segmento inicial del axón es donde se generan los impulsos eléctricos que llevan la información del sonido en las neuronas. Debido a la pérdida auditiva, esta área puede sufrir alteraciones que impactan cómo funcionan las neuronas.

Por ejemplo, durante períodos de privación auditiva, el SIA en ciertas neuronas podría crecer más grande. Aunque este cambio podría parecer útil al principio, en realidad puede llevar a un rendimiento disminuido en tareas como la localización del sonido. Es como intentar meter un cuadrado en un agujero redondo—por más que empujes, simplemente no funciona bien.

El estudio de los cambios neuronales

Entender cómo estos cambios neuronales impactan en el procesamiento del sonido es esencial. La investigación ha demostrado que durante períodos de pérdida auditiva, las neuronas pueden volverse más excitables, pero esto no siempre se traduce en mejores habilidades de localización de sonidos. Este paradoja es como darle a alguien una nueva herramienta que no sabe usar de manera efectiva.

Los científicos han realizado simulaciones por computadora para estudiar los efectos de estos cambios en las neuronas auditivas. Al comparar modelos de procesamiento auditivo normal con aquellos modificados para reflejar cambios vistos en períodos de privación auditiva, los investigadores pueden obtener información sobre lo que sucede en el cerebro de alguien con IC.

En resumen, estos modelos ayudan a determinar cómo los cambios estructurales en las neuronas pueden afectar el procesamiento del sonido, particularmente en tareas como localizar sonidos en el entorno.

Modelos de procesamiento del sonido

Usando modelos por computadora, los investigadores pueden simular cómo las neuronas auditivas responden a diferentes sonidos. Al alterar parámetros en los modelos, pueden imitar cambios en la estructura y función neuronal debido a la pérdida auditiva. Este enfoque les permite observar cómo estos cambios podrían afectar la capacidad de una persona para localizar sonidos.

Por ejemplo, los investigadores encontraron que cuando ajustaron las propiedades de una neurona modelo para reflejar los cambios asociados con la privación auditiva, ese modelo tuvo un mal desempeño en tareas de localización de sonidos. En este sentido, los cambios provocados por la pérdida auditiva llevan a una pérdida de la capacidad de la neurona para detectar de dónde provienen los sonidos.

El papel de la estimulación a alta frecuencia

Muchos implantes cocleares modernos utilizan frecuencias de pulso altas para estimular el nervio auditivo. Si bien esta tecnología puede mejorar la audición, también presenta desafíos para la localización del sonido. Por ejemplo, a frecuencias de pulso muy altas, la capacidad para detectar DTI puede disminuir. En otras palabras, a medida que aumenta la frecuencia de pulso, el OSM tiene dificultades para entender las pistas sonoras que recibe.

Imagina intentar localizar el origen de un claxon de coche mientras escuchas una canción animada a todo volumen. El claxon podría ser ahogado, haciendo difícil identificar de dónde vino. Eso es prácticamente cómo las altas frecuencias de pulso pueden interferir con la localización del sonido para los usuarios de IC.

Sin embargo, los investigadores están descubriendo que incluso a frecuencias de pulso altas, la localización del sonido aún puede ocurrir—pero bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, si las amplitudes de pulso cambian con el tiempo (como una canción que sube y baja de volumen), el cerebro puede aún captar las diferencias de tiempo lo suficientemente bien como para permitir la localización del sonido.

Conclusión: Desentrañando el misterio del sonido

Los implantes cocleares han revolucionado la vida de muchas personas con pérdida auditiva. Si bien pueden mejorar significativamente las habilidades auditivas, los desafíos persisten, especialmente en lo que respecta a la localización del sonido. Entender los diferentes aspectos del procesamiento del sonido, incluyendo el papel de las neuronas auditivas y el impacto de las altas frecuencias de pulso, es crucial para desarrollar mejores tecnologías y estrategias para los usuarios de IC.

A medida que los investigadores continúan explorando la complejidad de la localización del sonido, obtendrán información valiosa sobre cómo mejorar la funcionalidad de los IC. El camino puede ser largo, pero gracias a la ciencia moderna, estamos en el camino correcto para ayudar a otros a escuchar el mundo que los rodea más claramente—para que no se pierdan ese importante claxon de coche.

Fuente original

Título: Axon initial segment plasticity caused by auditory deprivation degrades time difference sensitivity in a model of neural responses to cochlear implants

Resumen: Synaptic and neural properties can change during periods of auditory deprivation. These changes may disrupt the computations that neurons perform. In the brainstem of chickens, auditory deprivation can lead to changes in the size and biophysics of the axon initial segment (AIS) of neurons in the sound source localization circuit. This is the phenomenon of axon initial segment (AIS) plasticity. Individuals who use cochlear implants (CIs) experience periods of hearing loss, and so we ask whether AIS plasticity in neurons of the medial superior olive (MSO), a key stage of sound location processing, would impact time difference sensitivity in the scenario of hearing with cochlear implants. The biophysical changes that we implement in our model of AIS plasticity include enlargement of the AIS and replacement of low-threshold Potassium conductance with the more slowly-activated M-type Potassium conductance. AIS plasticity has been observed to have a homeostatic effect with respect to excitability. In our model, AIS plasticity has the additional effect of converting MSO neurons from phasic firing type to tonic firing type. Phasic firing is known to have greater temporal sensitivity to coincident inputs. Consistent with this, we find AIS plasticity degrades time difference sensitivity in the auditory deprived MSO neuron model across a range of stimulus parameters. Our study illustrates a possible mechanism of cellular plasticity in a non-peripheral stage of neural processing that could impose barriers to sound source localization by bilateral cochlear implant users.

Autores: Anna Jing, Sylvia Xi, Ivan Fransazov, Joshua H. Goldwyn

Última actualización: 2024-12-16 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627765

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627765.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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