עבוד אותות במערכת החושיםסמסטר א' תשס"ט

http://www.eng.tau.ac.il/~mira/senseses2008

Cochlear ImplantAuditory Evoked Response

Binaural Hearing

Cochlear Implant

1. Sound Processor•captures sound from the environment

•processes sound into digital information

•transmits to the implant over a transmitting antenna, or headpiece, held in place by magnets in both the headpiece and implant 2. Implant

•converts digital information into electrical signals

•sends signals down tiny wires to the electrode array in the inner ear

•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

3. Electrode Array

Auditory Pathway

Electrophysiology of the Human Auditory System

ABR – Auditory Brainstem Responsesבדיקת

מחברים אלקטרודות חיצוניות לתנוך האזן

ולמצח הנבדק

מייצגת פעילות חשמלית בעצב השמיעה ובגזע המוח. התגובה BERAבדיקת .היא רישום של מספר גלים אופייניים

VIII: פעילות עצב Iגל

: גרעין קוכליאריIIגל

.III: Super Olive Complexגל

IV: lateral SOCגל

V: Lateral leminiscusגל

: תלמוסVIגל

מה בודקים?א. לטנטיות: השוואה ביחס לנורמות והשוואה בין שתי האוזניים של אותו נבדק

ב.שינויים יחסיים בגובה הפיק

?ABRשימושים קליניים של בדיקת

קביעת סף שמיעה אובייקטיבי. ניתן לקבוע גם בתינוקות בסיכון

בדיקה בתינוק 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.

tLeft , LLeft

tRight , LRight

Masking Level Difference

MLD=0 dB

0S NMLD=15 dB

0 0S N

m mS N

0mS N

MLD=0 dB

MLD=9dB

The Pina

Head Related Transfer Functionfr

eque

ncy

[Hz]

Left

direction [ ]0 100 200 300

0

2000

4000

6000

8000

10000

direction [ ]

freq

uenc

y [H

z]

Right

0 100 200 300

0

2000

4000

6000

8000

10000

direction [ ]

freq

uenc

y [H

z]

0 100 200 300

0

2000

4000

6000

8000

10000

direction [ ]

freq

uenc

y [H

z]

0 100 200 300

0

2000

4000

6000

8000

10000

2

4

6

-180

0

180

Phase[ ]

Gain

“”Cone of confusion

בתוך הקונוס התלת ממדי ישנם צרופים שונים של מקומות היוצרים אזור של קושי ILD ואותו ITDשלהם יש אותו

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

.ITDב-

LATERALIZATION

1

5

92

34

8

67

Perception Stimulus

R

L

R

R

L

L

ILD

ITD

ITD=ILD=0

Histograms = number of times a subject reported perceiving a position when ITD or ILD presented

Normal Performance

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 01

2

3

4

5

6

7

8

9

- 1 10 0- 1 00 1- 11

2

3

4

5

6

7

8

9

- 1 0 0 1 01

2

3

4

5

6

7

8

9

Center-Oriented Side --Oriented

posi

tion

posi

tion

ITD(msec) ITD(msec)ILD(dB) ILD(dB)

Abnormal Performance

Patients’ Performance

0

1

2

3

4

5

6

Normal Center Side

CVAMS

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

MS10MS20MS50MS52CVA23

Correlation between MRI and Lateralization

Side-Oriented Lateralization

Correlation between MRI and Lateralization

Center-Oriented Lateralization

Correlation between MRI and Lateralization

MRI

LATERALIZATION

NOLESIONS

TBLESIONS

TB&LLLESIONS

LLLESIONS

NORMALPERFORMANCE

MS10MS20MS50MS52CVA23

CVA25CVA36

CENTER-ORIENTED MS3MS22CVA29CVA30CVA32

MS46MS48CVA37CVA54

SIDE-ORIENTED CVA44 MS7MS11MS15CVA39CVA43

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

Coronal cut (2/11) - MGB Axial cut (6/12) -SOC

Axial cut (10/12) - LL Axial cut (2/12) - CN 0

0.025

Coronal cut (6/11) - AC

Monaural & BinauralActivation in a Right Sagittal Section

Left Ear Stimulation

Right & Left Ears Stimulation

Right Ear Stimulation

Monaural & BinauralActivation 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