ایمپلنت ساقه‌ی مغز تا چه اندازه مشابه اعصاب مسیر شنوایی عمل می‌کند؟ پژوهشی بر اساس مدل‌سازی ویژگی‌های زمانی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، پژوهش‌کده‌ی علوم و فناوری‌های پزشکی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، پژوهش‌کده‌ی علوم و فناوری‌های پزشکی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 استادیار، پژوهش‌کده‌ی علوم و فناوری‌های پزشکی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

doi
10.22041/ijbme.2023.551923.1765
چکیده

بدن انسان دارای پنج حس اصلی بینایی، شنوایی، چشایی، بویایی و لامسه بوده که هر یک از این حواس اطلاعات به خصوصی را از محیط پیرامون در اختیار می‌گذارند. نقص عمل‌کرد هر یک از این حواس باعث می‌شود تا نسبت به رفع آن و استفاده از تکنولوژی اقدام گردد. حس شنوایی نیز از این مقوله مستثنی نبوده و تلاش­های متعدد و زیادی در بهبود آن انجام شده­ که منجر به طراحی و ساخت ایمپلنت­های گوناگونی شده است. در این پژوهش با هدف بررسی عمل‌کرد ایمپلنت شنوایی ساقه‌ی مغز (Auditory Midbrain Implant - AMI) به ایجاد دو نوع تحریک آکوستیک و الکتریک در سیستم شنوایی گربه پرداخته شده است. تحریک­های الکتریک حاصل تزریق جریان به بافت توسط AMI و تحریک­های آکوستیک حاصل تولید موج تک-تن در گوش گربه می­باشند. پس از انجام تحریک و ثبت پتانسیل­های عمل محیطی از قشر اولیه‌ی شنوایی مغز گربه، ویژگی­های زمانی استخراج شده و نهایتا به مدل‌سازی توسط شبکه‌ی­ عصبی پرداخته شده است. بعد از ثبت و مقایسه بین داده­ها، مشخص شده که AMI در تحریک هسته‌ی کولیکولوس تحتانی موفق عمل کرده است اما این ایمپلنت کاهش تاخیر در زمان تحریک را احتیاج دارد. پس از مدل‌سازی مشخص شده که شبکه‌ی عصبی با مدل غیرخطی همراه با الگوریتم لونبرگ-مارکوارت و 10 نورون در لایه‌ی پنهان بهترین عمل‌کرد را در بین سایر ساختارها با خطایی معادل 009/0 از خود ارائه کرده است. در مقایسه‌ی مدل الکتریک با مدل اعصاب شنوایی، هر دو مدل رفتار مشابهی در برابر تغییرات فرکانس از خود نشان داده اما مدل الکتریک در یک فرکانس ثابت شدت بزرگ‌تری از پاسخ را در خروجی نشان داده است. علاوه بر این موارد، فاصله‌ی زمانی انتقال پیام عصبی از هسته‌ی حلزونی تا کولیکولوس تحتانی، 9 میلی­ثانیه محاسبه شده است.