天津大學利用腦電技術探索兒童人工耳蝸康復評估

研究團隊利用高密度腦電設備進行采集并結合“Oddball”聽覺實驗范式對植入的人工耳蝸進行評估，采集和分析了91名年齡在3-7歲的兒童（其中66名人工耳蝸組和25名對照組），分別探討了他們在時間尺度上的皮層聽覺誘發電位（Cortical auditory evoked potential, CAEP）和失匹配負波（Mismatch negativity, MMN），和在空間尺度上應用源定位（Source localization）CI植入后聽覺皮層的可塑性。

研究結論是使用不同的實驗范式聽覺聲對評估植入后的聽覺康復狀況，并通過估計源定位來評估聽覺皮層可塑性。我們發現植入后3到6個月是簡單語音重建快速發展的關鍵階段，植入后12個月代表了成熟期。結果表明，CAEP更適合于早期聽覺系統重建的評估，而 MMN 更適合于早期聽覺功能的評估。此外，聲源定位已被證明是探索聽覺皮層可塑性的有效工具，特別是對兒童人工耳蝸的使用者。

該研究的發現將為腦機接口在兒童聽覺康復方面的應用奠定了基礎，有助于為人工耳蝸調試和聽覺言語康復訓練提供更準確的參考依據。

實驗設備采集：

采用MagStimEGI NA400 128通道鹽水電極帽(Geodesic Sensor Net, GSN)記錄腦電信號，并通過放大腦電信號進行采集。128個電極使用國際10-20系統和附加位置的基礎上進行排布。在實驗過程中，保證了電極阻抗小于50 kΩ。CI 聽覺設備調整到最舒適的設置，用于日常聽力。用 Net Station 軟件記錄腦電數據時，物理參考電極為 Cz，接地電極位于 CPz 和 Pz 之間的 COM 點，采樣率為1khz。

高密度腦電在開展神經科學研究中的優勢：

足夠的空間分辨率

傳統的腦電圖可能只有幾個導聯，空間分布非常大導致分辨率差，在傳統的10-20系統中，僅僅只有21個導聯，這對于當前的研究需求是遠遠不夠的，在先前的研究中，已有研究表明EEG信號的空間采樣只有達到1-2cm才能確保不丟失信號，要保證達到這樣的空間采樣，就需要高密度導聯來進行空間采樣。

預處理方法的準確性

EEG信號旨在記錄頭皮表面的電信號活動，來評估由大腦引起的電位活動。但是要獲得比較干凈的信號，在一般情況下，都需要進行EEG信號的預處理過程，在此過程中我們通常會經過的預處理步驟，重參考、偽跡剔除等。

源定位的準確性

傳統的腦電圖只能在腦部傳播到頭皮表面時顯示其電活動，而無法估計發生源的位置。在現在的分析方法中，源定位信號也是探索大腦功能的重要指標之一。找到準確的神經元活動將是病理解剖學的重要標志。而現在驗證腦部解剖結構的一種方法是通過MRI圖像來評估源定位，MRI技術將是一個非常耗時的過程，現在通過高密度腦電圖進行反向計算將能有效得到準確的源定位。從而給像臨床上的癲癇定位或者是病理學定位的腦部功能提供更好的準確性。

時間成本

在傳統的32、64導電極帽上，打導電膏的時間將是20-30分鐘以上，這對于高密度腦電圖來說，將是一個噩夢，EGI高密度腦電圖采用網狀鹽水帽將128、256導電極帽的準備時間降低到幾分鐘以內，這將時間成本來說，將是一個巨大的優勢。