Modeling the electrode-neuron interface of cochlear implants: effects of neural survival, electrode placement, and the partial tripolar configuration.
Modeling the electrode-neuron interface of cochlear implants: effects of neural survival, electrode placement, and the partial tripolar configuration.
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DOI：
10.1016/j.heares.2010.05.005
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发表时间：
2010-09-01
期刊：
影响因子：
2.8
通讯作者：
Bierer JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Goldwyn JH;Bierer SM;Bierer JA
部分三极电极配置是一种相对新颖的刺激策略，与常用的单极配置相比，可以产生更多的空间聚焦电场。聚焦刺激策略应提高耳蜗植入用户的频谱分辨率，但也可能对电极-神经元界面中的局部不规则性更敏感。在这项研究中，我们开发了一个实用的人工耳蜗刺激的计算机模型，可以模拟神经激活在一个简化的耳蜗几何形状，我们与神经活动的基本心理物理措施所产生的模式。我们研究了两种类型的局部不规则的电极神经元接口，螺旋神经节神经密度和鼓阶内的电极位置的变化，影响模拟的神经激活模式，以及这些模式如何改变电极配置。该模型表明，较高的部分三极分数激活更多的空间限制的神经元群体在所有电流水平，并需要更高的电流水平，以激发给定数量的神经元。我们发现，阈值水平更敏感，在高部分三极分数的两种类型的不规则性，但这些影响是不独立的。特别地，在近电极-神经元距离处，激活通常在空间上更局部化，这导致神经死区的更大影响。
The partial tripolar electrode configuration is a relatively novel stimulation strategies that can generate more spatially focused electric fields than the commonly used monopolar configuration. Focused stimulation strategies should improve spectral resolution in cochlear implant users, but may also be more sensitive to local irregularities in the electrode-neuron interface. In this study, we develop a practical computer model of cochlear implant stimulation that can simulate neural activation in a simplified cochlear geometry and we relate the resulting patterns of neural activity to basic psychophysical measures. We examine how two types of local irregularities in the electrode-neuron interface, variations in spiral ganglion nerve density and electrode position within the scala tympani, affect the simulated neural activation patterns and how these patterns change with electrode configuration. The model shows that higher partial tripolar fractions activate more spatially restricted populations of neurons at all current levels and require higher current levels to excite a given number of neurons. We find that threshold levels are more sensitive at high partial tripolar fractions to both types of irregularities, but these effects are not independent. In particular, at close electrode-neuron distances, activation is typically more spatially localized which leads to a greater influence of neural dead regions.
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