DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2025.1701607
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41668726
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Suhail HabibAllah وآخرون
الموضوع الرئيسي: فقدان السمع وإعادة التأهيل
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة العلاقة بين إمكانيات السمع القشري المستحثة كهربائيًا (eCAEPs) وأداء السمع والكلام لدى مستخدمي زراعة القوقعة (CI)، مع التركيز على تأثير العمر عند الزرع والعمر الحالي على خصائص موجات P1 وN1 وP2. شملت العينة 25 طفلًا (متوسط العمر 11.5 سنة) و12 بالغًا (متوسط العمر 33.8 سنة)، جميعهم مزروعين بشكل ثنائي بأجهزة Advanced Bionics. أشارت النتائج إلى أن الأطفال أظهروا فترات زمنية أقصر بشكل ملحوظ لـ P1-N1 وسعات أكبر مقارنة بالبالغين، حيث كان العمر عند الزرع هو أقوى مؤشر على زمن الاستجابة القشرية. ومن الجدير بالذكر أن الأطفال أظهروا أوقات P1 مناسبة للعمر، بينما أظهر عدد قليل فقط من البالغين المزروعين مبكرًا أنماطًا مشابهة. بالإضافة إلى ذلك، وُجدت ارتباطات كبيرة بين أوقات eCAEP ودرجات إدراك الكلام، خاصة في البيئات المزدحمة.
تؤكد النتائج على أهمية الزرع المبكر من أجل التطور القشري السمعي النموذجي وتقترح أن eCAEPs هي مؤشرات موثوقة لكفاءة معالجة السمع القشرية. تبرز الدراسة إمكانية استخدام eCAEPs كعلامات حيوية موضوعية لتقييم نضج الدماغ السمعي، خاصة لدى الأفراد الذين فقدوا السمع قبل الكلام. يدعو المؤلفون إلى دمج eCAEPs في المتابعة الروتينية لزراعة القوقعة لمراقبة نضوج القشرة وإبلاغ استراتيجيات إعادة التأهيل الفردية، خاصة للأطفال المعرضين لخطر تأخر التطور السمعي. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على التغيرات الطولية في eCAEPs وقيمتها التنبؤية لنتائج اللغة، بالإضافة إلى تكاملها مع التصوير العصبي متعدد الوسائط لتعزيز فهم المرونة القشرية لدى مستخدمي زراعة القوقعة.
مقدمة
لقد تقدمت زراعة القوقعة (CIs) بشكل كبير في إعادة تأهيل السمع، حيث توفر استعادة جزئية للسمع للأفراد الذين يعانون من فقدان السمع الحسي العصبي الشديد إلى العميق. بينما يختبر العديد من المستفيدين تحسينات في إدراك الكلام، تختلف النتائج بشكل كبير بسبب العوامل البيولوجية والمعرفية والبيئية. يرتبط الزرع المبكر خلال الفترات الحرجة من التطور السمعي بنتائج أفضل، مما يبرز أهمية المرونة القشرية لدى الأطفال الصغار. قد لا تلتقط طرق التقييم التقليدية، مثل القياسات السلوكية والمقاييس التي يقيمها الأطباء، النشاط العصبي بالكامل، مما يثير الاهتمام في إمكانيات السمع القشري المستحثة (CAEPs) كعلامات غير جراحية لمعالجة السمع.
يعكس مركب P1-N1-P2 من CAEPs مراحل الترميز القشري ويتأثر بالنضوج والخبرة الحسية. تشير الأبحاث إلى أن CAEPs ترتبط بتحسينات في قدرات الكلام واللغة لدى الأطفال، حيث ترتبط أوقات P1 الأقصر بتحسين التمييز السمعي. في البالغين، ترتبط CAEPs أيضًا بإدراك الكلام، خاصة في البيئات المزدحمة. تقدم التطورات الأخيرة في CAEPs المستحثة كهربائيًا (eCAEPs) المسجلة مباشرة من أقطاب زراعة القوقعة نهجًا واعدًا للمراقبة السريرية، على الرغم من أن أهميتها الوظيفية لا تزال غير مستكشفة بشكل كافٍ. تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف العلاقة بين eCAEPs داخل القوقعة وقياسات الأداء السمعي السلوكي، ساعيةً إلى التحقق من صحة eCAEPs كمؤشرات على معالجة القشرة وإبلاغ استراتيجيات إعادة تأهيل زراعة القوقعة الفردية.
طرق البحث
تحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث المواد والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح الإعداد التجريبي المحدد، بما في ذلك أنواع المواد المستخدمة، والظروف التي أجريت فيها التجارب، والمنهجيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها. يبرز القسم أهمية القابلية للتكرار والدقة في التصميم التجريبي، مما يضمن إمكانية التحقق من النتائج من قبل باحثين آخرين.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتضمن الطرق تقنيات إحصائية استخدمت لتحليل البيانات، مثل تحليل الانحدار أو اختبار الفرضيات، جنبًا إلى جنب مع أي أدوات برمجية تم استخدامها للحساب. بشكل عام، يعد هذا القسم أساسًا حاسمًا لفهم كيفية إجراء البحث وصحة النتائج التي تم الحصول عليها.
نتائج
استكشفت الدراسة إمكانيات السمع القشري المستحثة كهربائيًا (eCAEPs) في عينة من 25 طفلًا و12 بالغًا لديهم زراعة ثنائية في جذع الدماغ السمعي (AB)، مما أسفر عن تسجيلات من 54 أذنًا. أظهرت المجموعة الأطفال بشكل أساسي أسبابًا وراثية وخلقية لفقدان السمع، بينما كانت الأسباب مجهولة السبب أكثر شيوعًا في البالغين. من الجدير بالذكر أنه تم الحصول على تسجيلات eCAEP بنجاح من جميع المشاركين، مما كشف أن الأطفال كان لديهم فترات زمنية أقصر وسعات أكبر لمكونات P1 وN1 مقارنة بالبالغين. على وجه التحديد، وصلت سعات ذروة P1-N1 للأطفال إلى 20 ميكروفولت، بينما كانت الحد الأقصى في البالغين 13 ميكروفولت. تشير النتائج إلى أن الزرع المبكر مرتبط بتحسين الاستجابات السمعية القشرية، حيث أظهرت الغالبية العظمى من المشاركين الأطفال أوقات P1 ضمن النطاقات الطبيعية.
أظهرت التحليلات الإحصائية أن العمر عند زراعة القوقعة (Age_at_CI) تنبأ بشكل كبير بأوقات P1 وN1، حيث ارتبط الزرع المتأخر بأوقات أطول. أظهر الأطفال المزروعون قبل اكتساب اللغة أوقاتًا أقصر بشكل ملحوظ (P1 = 99 مللي ثانية، N1 = 147.5 مللي ثانية) مقارنة بأولئك المزروعين بعد ذلك (P1 = 169 مللي ثانية، N1 = 211 مللي ثانية)، مما يبرز التأثير الحاسم للتدخل المبكر على نتائج معالجة السمع. تؤكد النتائج على أهمية الزرع المبكر لزراعة القوقعة في تحسين الأداء السمعي والكلام، خاصة في الفئات السكانية للأطفال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم 37 مشاركًا (54 أذنًا) تتراوح أعمارهم بين 2.5 إلى 50 عامًا، جميعهم مستخدمو زراعة قوقعة ثنائية (CI)، لاستكشاف العلاقة بين إمكانيات السمع القشري المستحثة (eCAEPs) وأداء السمع. شملت العينة أطفالًا يعانون من فقدان سمع خلقي شديد إلى عميق تم زرعهم في أعمار تتراوح بين 6 أشهر و8.1 سنوات، وبالغين يعانون من فقدان سمع مشابه تم زرعهم بعد اكتساب اللغة. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية، وتم الحصول على موافقة مستنيرة من المشاركين أو الأوصياء. تضمنت الإعداد التجريبي استخدام زراعة قوقعة واحدة للتحفيز وزراعة القوقعة المقابلة لتسجيل eCAEPs، باستخدام محفز نبضي ثنائي الطور. كان الهدف من هذا التكوين هو تقليل آثار التحفيز وتعزيز وضوح الاستجابات القشرية.
كشفت تحليل البيانات عن اختلافات كبيرة في أوقات eCAEP وسعاتها بين المجموعات الأطفال والبالغين، حيث أظهر الأطفال أوقاتًا أقصر لمكونات P1 وN1، مما يدل على معالجة قشرية أكثر كفاءة. ومن الجدير بالذكر أن فترات استخدام زراعة القوقعة الأطول ارتبطت بأوقات أقصر، خاصة في البالغين، مما يشير إلى أن الخبرة مع الجهاز تعزز معالجة السمع. علاوة على ذلك، أظهرت اختبارات إدراك الكلام أن الأطفال تفوقوا على البالغين في كل من الظروف الهادئة والمزدحمة، مما يبرز فوائد الزرع المبكر. تؤكد النتائج على الدور الحاسم للعمر عند الزرع في نتائج السمع، حيث ارتبط الزرع المتأخر بأداء أقل في إدراك الكلام، خاصة في بيئات الاستماع الصعبة. بشكل عام، تبرز الدراسة أهمية الزرع المبكر لزراعة القوقعة وتأثيره على معالجة السمع ووضوح الكلام.
القيود
تسلط القيود في الدراسة الحالية حول الارتباطات العصبية لنتائج السمع والكلام لدى مستخدمي زراعة القوقعة (CI) الضوء على عدة مجالات حاسمة للبحث المستقبلي. أولاً، يحد حجم العينة المعتدل من التحليلات الفرعية القوية بناءً على أسباب محددة، والاضطرابات التنموية العصبية، وفترات الحرمان السمعي، خاصة في الفئات السكانية للأطفال. يجب أن تهدف الدراسات المستقبلية إلى الحصول على عينات أكبر وأكثر تجانسًا لتصنيف المشاركين بشكل أفضل حسب الملفات السريرية والعصبية، وهو أمر ضروري لتمييز الوظيفة السمعية الطرفية عن عوامل المعالجة المركزية وتطور الإدراك العصبي. بالإضافة إلى ذلك، يحد التصميم العرضي للدراسة من الاستنتاجات السببية بشأن العلاقة بين خصائص eCAEP ونتائج اللغة على المدى الطويل؛ الدراسات الطولية مع تسجيلات eCAEP المتكررة ضرورية لتوضيح مسار نضوج السمع القشري وآثاره على إدراك الكلام.
علاوة على ذلك، فإن تفسير eCAEPs في الأطفال الذين يعانون من اضطرابات عصبية مصاحبة يمثل تحديات، حيث قد لا تعكس هذه الاستجابات تمامًا تعقيدات معالجة السمع المطلوبة للتواصل الفعال. يجب أن تتضمن الأبحاث المستقبلية تقنيات التصوير العصبي متعدد الوسائط لفهم أفضل للهندسة العصبية المعنية في معالجة السمع وتفاعلها مع شبكات اللغة. كما توجد قيود تقنية، مثل صعوبة تسجيل الاستجابات القشرية بشكل متزامن للتحفيز الصوتي والكهربائي في مستخدمي زراعة القوقعة الأحادية الذين يعانون من فقدان سمع عميق. من الضروري تطوير تقنيات متقدمة لقمع الآثار للحصول على تسجيلات قشرية دقيقة. أخيرًا، بينما استخدمت الدراسة قطبًا قميًا واحدًا للتحفيز، فإن هذا النهج يحد من إمكانية تعميم النتائج عبر خريطة تردد القوقعة. يجب أن تستكشف التحقيقات المستقبلية مواضع الأقطاب المختلفة ومعلمات التحفيز لتقييم ضبط الاستجابات القشرية وعلاقتها بإدراك الكلام عبر نطاقات صوتية مختلفة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2025.1701607
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41668726
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Suhail HabibAllah et al.
Primary Topic: Hearing Loss and Rehabilitation
Overview
This study investigates the relationship between electrically evoked cortical auditory evoked potentials (eCAEPs) and auditory and speech performance in cochlear implant (CI) users, focusing on the impact of age at implantation and current age on the P1, N1, and P2 waveform characteristics. The cohort included 25 children (mean age 11.5 years) and 12 adults (mean age 33.8 years), all bilaterally implanted with Advanced Bionics devices. The results indicated that children exhibited significantly shorter P1-N1 latencies and larger amplitudes compared to adults, with age at implantation being the strongest predictor of cortical latency. Notably, children showed age-appropriate P1 latencies, while only a few adults implanted early demonstrated similar patterns. Additionally, significant correlations were found between eCAEP latencies and speech perception scores, particularly in noisy environments.
The findings underscore the importance of early implantation for typical auditory cortical development and suggest that eCAEPs are reliable indicators of cortical auditory processing efficiency. The study highlights the potential of eCAEPs as objective biomarkers for assessing auditory brain maturity, particularly in prelingually deafened individuals. The authors advocate for the integration of eCAEPs into routine CI follow-up to monitor cortical maturation and inform individualized rehabilitation strategies, especially for children at risk of delayed auditory development. Future research should focus on longitudinal changes in eCAEPs and their predictive value for language outcomes, as well as their integration with multimodal neuroimaging to enhance understanding of cortical plasticity in CI users.
Introduction
Cochlear implants (CIs) have significantly advanced auditory rehabilitation, providing partial hearing restoration for individuals with severe-to-profound sensorineural hearing loss. While many recipients experience improvements in speech perception, outcomes vary widely due to biological, cognitive, and environmental factors. Early implantation during critical periods of auditory development is linked to better outcomes, highlighting the importance of cortical plasticity in young children. Traditional assessment methods, such as behavioral measures and clinician-rated scales, may not fully capture neural activity, prompting interest in cortical auditory evoked potentials (CAEPs) as noninvasive markers of auditory processing.
The P1-N1-P2 complex of CAEPs reflects stages of cortical encoding and is influenced by maturation and sensory experience. Research indicates that CAEPs correlate with improvements in speech and language abilities in children, with shorter P1 latencies associated with better auditory discrimination. In adults, CAEPs also correlate with speech perception, particularly in noisy environments. Recent advancements in electrically evoked CAEPs (eCAEPs) recorded directly from CI electrodes offer a promising approach for clinical monitoring, though their functional significance remains underexplored. This study aims to investigate the relationship between intracochlear eCAEPs and behavioral measures of auditory performance, seeking to validate eCAEPs as indicators of cortical processing and inform individualized CI rehabilitation strategies.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the materials and procedures employed in the study. It details the specific experimental setup, including the types of materials used, the conditions under which experiments were conducted, and the methodologies applied for data collection and analysis. The section emphasizes the importance of replicability and precision in the experimental design, ensuring that the findings can be validated by other researchers.
Additionally, the methods may include statistical techniques used to analyze the data, such as regression analysis or hypothesis testing, along with any software tools utilized for computation. Overall, this section serves as a critical foundation for understanding how the research was conducted and the validity of the results obtained.
Results
The study investigated electrically evoked cortical auditory evoked potentials (eCAEPs) in a cohort of 25 children and 12 adults with bilateral auditory brainstem (AB) implants, yielding recordings from 54 ears. The pediatric group predominantly exhibited genetic and congenital causes of hearing loss, while idiopathic causes were more common in adults. Notably, eCAEP recordings were successfully obtained from all participants, revealing that children had significantly shorter latencies and larger amplitudes for the P1 and N1 components compared to adults. Specifically, children’s P1-N1 peak amplitudes reached up to 20 μV, while the maximum in adults was 13 μV. The findings indicate that early implantation is associated with enhanced cortical auditory responses, as evidenced by the majority of pediatric participants showing P1 latencies within normative ranges.
Statistical analyses demonstrated that age at cochlear implantation (Age_at_CI) significantly predicted P1 and N1 latencies, with later implantation correlating with longer latencies. Children implanted before language acquisition exhibited notably shorter latencies (P1 = 99 ms, N1 = 147.5 ms) compared to those implanted afterward (P1 = 169 ms, N1 = 211 ms), underscoring the critical impact of early intervention on auditory processing outcomes. The results emphasize the importance of timely cochlear implantation in optimizing auditory and speech performance, particularly in pediatric populations.
Discussion
In this study, 37 participants (54 ears) ranging from 2.5 to 50 years old, all bilateral cochlear implant (CI) users, were assessed to explore the relationship between cortical auditory evoked potentials (eCAEPs) and auditory performance. The cohort included children with congenital severe to profound hearing loss implanted at ages between 6 months and 8.1 years, and adults with similar hearing loss who were implanted post-lingually. The study adhered to ethical guidelines, with informed consent obtained from participants or guardians. The experimental setup involved using one CI for stimulation and the contralateral CI for recording eCAEPs, employing a biphasic pulse train stimulus. This configuration aimed to minimize stimulation artifacts and enhance the clarity of cortical responses.
Data analysis revealed significant differences in eCAEP latencies and amplitudes between pediatric and adult groups, with children showing shorter latencies for P1 and N1 components, indicating more efficient cortical processing. Notably, longer durations of CI use correlated with shorter latencies, particularly in adults, suggesting that experience with the device enhances auditory processing. Furthermore, speech perception tests demonstrated that children outperformed adults in both quiet and noisy conditions, emphasizing the benefits of early implantation. The findings underscore the critical role of age at implantation in auditory outcomes, with later implantation linked to poorer speech perception performance, particularly in challenging listening environments. Overall, the study highlights the importance of early cochlear implantation and its impact on auditory processing and speech intelligibility.
Limitations
The limitations of the present study on the neural correlations of auditory and speech outcomes in cochlear implant (CI) users highlight several critical areas for future research. Firstly, the moderate sample size restricts robust subgroup analyses based on specific etiologies, neurodevelopmental comorbidities, and durations of auditory deprivation, particularly in pediatric populations. Future studies should aim for larger, more homogeneous cohorts to better stratify participants by clinical and neurological profiles, which is essential for distinguishing peripheral auditory function from central processing factors and neurocognitive development. Additionally, the cross-sectional design of the study limits causal inferences regarding the relationship between eCAEP characteristics and long-term speech-language outcomes; longitudinal studies with repeated eCAEP recordings are necessary to elucidate the trajectory of cortical auditory maturation and its implications for speech perception.
Moreover, the interpretation of eCAEPs in children with comorbid neurological disorders poses challenges, as these responses may not fully reflect the complexities of auditory processing required for effective communication. Future research should incorporate multimodal neuroimaging techniques to better understand the neural architecture involved in auditory processing and its interaction with language networks. Technical limitations also exist, such as the difficulty in simultaneously recording cortical responses to acoustic and electric stimulation in unilateral CI users with profound hearing loss. Developing advanced artifact suppression techniques is crucial for accurate ipsilateral cortical recordings. Lastly, while the study utilized a single apical electrode for stimulation, this approach limits generalizability across the cochlear frequency map. Future investigations should explore varying electrode positions and stimulation parameters to assess the spatial tuning of cortical responses and their relationship to speech perception across different phonemic ranges.