To konferencja poświęcona pomiarom obiektywnym wykonywanym podczas diagnostyki drogi słuchowej u użytkowników implantów ślimakowych. Odbywa się co dwa lata. W tym roku organizatorami International Symposium on Objective Measures in Auditory Implants byli: prof. Karen Gordon i prof. Blake Papsin z SickKids Hospital. To jedna z najbardziej znanych na świecie klinik pediatrycznych, w której realizowany jest program leczenia zaburzeń słuchu za pomocą implantów. Od wielu lat prowadzone są tam badania podstawowe i kliniczne przy użyciu technik obrazowania czynności mózgu. Badaniom drogi słuchowej z wykorzystaniem takich technik poświęcona była tegoroczna konferencja. Wyniki swoich badań przedstawiło ponad 200 naukowców z 20 krajów świata. O najnowszych doniesieniach z konferencji w Toronto mówi dr hab. inż. Artur Lorens, kierownik Zakładu Implantów i Percepcji Słuchowej w rozmowie ze „Słyszę”.

Słyszę: Dlaczego podczas tegorocznej konferencji tak wiele miejsca poświęcono badaniom obrazowym?
Dr hab. Artur Lorens: Ponieważ zmienił się sposób myślenia o badaniach obiektywnych. Do tej pory koncentrowaliśmy się na powszechnie stosowanych już obecnie w diagnostyce badaniach obiektywnych, takich jak rejestracja całościowego czynnościowego potencjału nerwu słuchowego, odruchu mięśnia strzemiączkowego czy potencjałów wywołanych z pnia mózgu. To pomiary peryferyjne, a więc dotyczące ucha wewnętrznego i nerwu słuchowego (ewentualnie impulsów z pnia mózgu), a nie wyższych pięter drogi słuchowej. Przez wiele lat doskonalono je w przekonaniu, że sposobem na poprawę rozumienia mowy u pacjentów z głuchotą lub częściową głuchotą jest takie ustawienie (zaprogramowanie) systemu implantu ślimakowego, aby wzorzec pobudzenia, na który składają się miliony impulsów neuronalnych generowanych na skutek stymulacji elektrycznej w tysiącach włókien nerwowych, był najbardziej podobny do tego wzorca pobudzenia, który powstaje w nerwie słuchowym pod wpływem dźwięku w przypadku prawidłowo działającego ucha wewnętrznego. Aby dobrze ustawić procesor mowy (część zewnętrzną systemu implantu ślimakowego), należy jak najdokładniej (a więc przy użyciu metod obiektywnych) sprawdzić, jakie pobudzenia występują w ślimaku i nerwie słuchowym. Z czasem okazało się jednak, że choć potrafimy wykonywać coraz precyzyjniejsze pomiary obiektywne odcinka peryferyjnego drogi słuchowej i coraz lepiej stymulować ucho wewnętrzne, to część pacjentów i tak nie osiąga tak dobrych wyników, jakich byśmy oczekiwali. Efekty uzyskiwane po wszczepieniu implantów są bardzo zróżnicowane – niektóre osoby mają duże postępy w słyszeniu i rozumieniu mowy, podczas gdy inni co prawda więcej słyszą, lecz nadal mają znaczące trudności w rozumieniu mowy. Mimo iż – jak wskazują badania obiektywne – wszyscy oni mają tak samo dobrze stymulowany nerw słuchowy. Na skutek tych obserwacji doszło do rewolucji w myśleniu – specjaliści uznali, że nie można koncentrować się jedynie na peryferiach układu słuchowego, bo o efektach rehabilitacji po wszczepieniu implantu w dużej mierze decyduje mózg. S.: Czy badania obrazowe pomagają wyjaśnić, dlaczego u niektórych pacjentów implantowanie daje doskonałe wyniki, a u innych gorsze od przewidywanych? A.L.: Tak. Podczas konferencji w Toronto badacze z Institut Arthur Vernes w Paryżu przedstawili nowe wyniki badań obrazowych, z których wynika, że o efektach rehabilitacji po wszczepieniu implantu może decydować nowo odkryta tzw. Pętla fonologiczna, specyficzny szlak neuronalny w mózgu, biorący udział w przetwarzaniu sygnału mowy. Na obrazach fMRI naukowcy śledzili aktywność mózgu w sytuacji, kiedy badani mają wzrokowy kontakt z tekstem (wzrokowo odkodowują sygnał mowy). Okazało się, że zarówno w odbiorze informacji wzrokowej, jak i słuchowej biorą udział podobne części mózgu. Zidentyfikowano dwie drogi przepływu tych informacji do ośrodka analizy mowy – dłuższą i krótszą. Dłuższa, tzw. grzbietowa (ang. dorsal phonological root), jest powiązana z procesami fonologicznymi, podczas gdy krótsza, tzw. brzuszna (ang. ventral semantic root), tylko z semantyką (odkodowywanie znaczenia). Jeśli osoba z prawidłowym słuchem, śledząc tekst, niejako „słyszy” w głowie brzmienie słów, to znaczy, że w jej mózgu uruchamia się droga fonologiczna. Czasem jednak, czytając tekst, uruchamiamy też krótszą drogę – widzimy tylko litery i automatycznie, bez zastanawiania, błyskawicznie odczytujemy znaczenie słów i zdań. To bardzo szybkie czytanie, nazywane czasami fotograficznym, uruchamia się w chwili, gdy mózg pracuje „na skróty”, bez pośrednictwa pętli fonologicznej. Niektórzy mają naturalną skłonność do takiego szybkiego czytania. Naukowcy przypuszczają, że to cecha zakodowana genetycznie. Normalnie droga fonologiczna uruchamia się, gdy słyszymy. W przypadku utraty słuchu nie jest trenowana. Dlatego pacjenci mają coraz większą tendencję do używania wyłącznie krótszej pętli semantycznej. Stwierdzono korelację między wynikami słyszenia i rozumienia mowy po wszczepieniu implantu a tymi dwoma aktywowanymi obszarami. Osoby, u których mimo utraty słuchu przy czytaniu wzrokowym aktywowała się droga fonologiczna, uzyskiwały wyniki znacząco lepsze od tych pacjentów, którzy przy czytaniu tekstu aktywowali pętlę semantyczną.

S.: I właśnie te osoby powinny mieć teoretycznie większe korzyści z implantu?
A.L.: Tak. Z kolei ci pacjenci, których mózgi mają naturalną skłonność do szybkiego czytania z pominięciem pętli fonologicznej, po utracie słuchu mogą mieć mniejsze korzyści ze wszczepienia implantu. Ponadto naukowcy postawili jeszcze inną hipotezę. Otóż pacjenci lepiej czytający z ust mogą mieć większe korzyści z implantu. Czytanie z ust zapobiega bowiem wyłączaniu pętli fonologicznej. Ruch warg łączymy z brzmieniem i niejako „słyszymy” kolejne wyrazy w głowie. To teoria całkowicie przeciwstawna dotychczasowym poglądom. Do niedawna sądzono bowiem, że czytanie z ust blokuje kanał słuchowy, więc osoby dobrze czytające z ust będą osiągać gorsze wyniki w słyszeniu i rozumieniu po wszczepieniu implantu. Teraz już wiadomo, że takie rozumowanie jest błędne – przynajmniej w przypadku osób postlingwalnych, które przed utratą słuchu rozwinęły mowę.

S.: Co w najbliższym czasie mogą zmienić w rehabilitacji słuchu nowe wyniki badań obrazowych?
A.L.: Coraz częściej mówi się już nie o rehabilitacji, lecz neurorehabilitacji, czyli takiej terapii słuchu, w której wykorzystuje się plastyczność mózgu. Nie wiadomo jeszcze, jak miałaby ona dokładnie przebiegać. Jest wiele grup pacjentów, z których każda może mieć nieco inaczej rozwinięte słuchowe obszary mózgu i inny potencjał zmian, które można wywołać dzięki osobniczemu zakresowi neuroplastyczności. Dzięki nowym metodom obrazowania będzie można je jednak wychwycić i odpowiedzieć na pytanie – jak przy uwzględnieniu tych różnic zaprogramować procesor mowy tak, aby kora słuchowa mogła w jak największym stopniu wykorzystać informacje dostarczane jej przez implant. S.: Czy jakieś wyniki tych badań przekładają się już na praktykę kliniczną?

A.L.: Podczas konferencji w Toronto przedstawiono wiele prac pokazujących wpływ stymulacji jednostronnej na zmiany w lokalizacji struktur korowych. Na ich podstawie można już wyciągnąć konkretny wniosek – pod wpływem stymulacji do czwartego roku życia (tzw. okres krytyczny) za pomocą jednego implantu w korze słuchowej dziecka zachodzą radykalne zmiany. Kora przeciwległa do implantowanego ucha staje się silnie dominująca. Nawet jeśli uruchomimy słyszenie na drugie ucho poprzez wszczepienie implantu, to informacja z niego będzie w przewadze trafiać do kory dominującej, czyli po stronie nowego implantu, a nie tak jak byśmy chcieli – do kory przeciwległej. To przemawia za tym, aby dzieciom niesłyszącym od urodzenia wszczepiać dwa implanty jednocześnie albo w krótkim odstępie czasu. Tylko w ten sposób można uniknąć zbyt silnej dominacji kory słuchowej w jednej półkuli. Warto podkreślić, że jest to zjawisko patologiczne. Utrudnia bowiem normalne, dwustronne przetwarzanie bodźców dźwiękowych, niezbędne do rozumienia mowy w hałasie czy lokalizacji źródła dźwięku. Podczas konferencji przedstawiono pierwsze badania na temat takiej dominacji z udziałem dzieci. Możliwe one były do przeprowadzenia dzięki rozwijającej obecnie się nowej metodzie obrazowania mózgu z wykorzystaniem spektroskopii w zakresie bliskiej podczerwieni (near-infrared spectroscopy). Wcześniej na istnienie takiego zjawiska wskazywały jedynie prace prof. Andreja Krala z Uniwersytetu w Hanowerze, który wykonywał badania na kotach. Był on gościem honorowym sympozjum w Toronto. Naukowcy sprawdzali też, czy noszenie aparatu w uchu przeciwległym do implantowanego może zapobiec patologicznej dominacji kory słuchowej. Okazuje się, że nie. Większość implantowanych dzieci ma zbyt małe resztki słuchowe, ażeby aparat mógł poprawiać ich słyszenie. W przypadku resztek słuchu implant przekazuje bowiem do mózgu dużo więcej informacji dźwiękowych niż aparat słuchowy. Ta przewaga jest tak duża, że u dzieci noszących aparat słuchowy kora słuchowa odbierająca sygnały z implantu dominuje tak samo wyraźnie jak u dzieci, które nie noszą aparatu na drugie ucho.

S.: Badania obrazowe rzucają nowe światło na wiele procesów związanych ze słyszeniem. Problem w tym, że są to metody inwazyjne. Czy naukowcy próbują jakoś rozwiązać ten dylemat?
A.L.: Rzeczywiście, PET wiąże się z podaniem substancji zawierającej izotopy. Natomiast podczas badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego wytwarzane jest silne pole magnetyczne, które znacznie ogranicza możliwość stosowania tego badania w obrazowaniu czynności mózgu u osób z implantem słuchowym z uwagi na znajdujący się w implancie magnes. Dlatego naukowcy szukają nowych metod obrazowania. Podczas konferencji prof. Rene Gifort z Uniwersytetu Vanderbilta prezentowała nową metodę spektroskopii w bliskiej podczerwieni, tzw. infrared spectroscopy. Podczas badania w sposób nieinwazyjny mierzy się aktywność mózgu, rejestrując zmiany przepływu utlenowanej krwi. Naukowcy wiążą też duże nadzieje z nowymi pomiarami EEG, które dzięki innowacyjnym rozwiązaniom technologicznym umożliwiają nie tylko wychwycenie impulsów z kory mózgowej, lecz także dokładniejsze określenie, z jakiego obszaru pochodzą. Prawdopodobne, że podczas następnej konferencji, która odbędzie się w Budapeszcie, naukowcy będą prezentować wyniki badań z udziałem pacjentów implantowanych, jakich nie można obecnie wykonać za pomocą metod inwazyjnych.