Projet ANR-11-PDOC-0022 – DAIMA : Détéction, Adaptation et Intégration du message auditif : Application à l’implant cochléaire
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Olivier Macherey (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE PROVENCE ET CORSE)
Partenaires : Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique
Montant : 295200.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Stimulation électrique du nerf auditifL’implant cochléaire (IC) est actuellement le seul moyen de restaurer des sensations auditives utiles aux patients atteints de pertes auditives sévères à profondes. Il fonctionne par l’intermédiaire d’électrodes implantées dans la cochlée qui stimulent directement les fibres nerveuses auditives avec des impulsions électriques. Le projet DAIMA vise à améliorer notre connaissance du système auditif périphérique pour optimiser les paramètres de stimulation des ICs.
Comprendre et lutter contre les intéractions inter-électrodesBien que de nombreux patients implantés cochléaires montrent des performances proches de celles des normo-entendants sur des taches de reconnaissance de la parole dans le silence, leurs performances chutent  considérablement dans des environnements sonores plus complexes (par exemple, pour la reconnaissance de la parole dans le bruit ou pour la perception de la musique).Chaque électrode transmet l’information d’une zone fréquentielle spécifique du son entrant. Les électrodes sont stimulées l’une après l’autre, minimisant ainsi les fortes interactions observées lors de stimulation simultanée. Cependant, la charge électrique délivrée par ces électrodes met un certain temps à être intégrée par la membrane des neurones et les neurones eux-mêmes sont contraints dans leur rapidité à générer des décharges par des effets de réfraction. Il en découle que les interactions non-simultanées peuvent devenir significatives lorsque l’intervalle de temps séparant deux impulsions est court (ce qui est le cas pour tous les ICs utilisés actuellement). Nous pensons que ces interactions peuvent avoir des effets délétères sur la perception de l’intensité ainsi que sur la qualité sonore du message auditif transmis aux implantés. Le Projet DAIMA a pour but de comprendre différents aspects de ces interactions en combinant des expériences psychophysiques chez les sujets implanté cochléaire et normo-entendant, des mesures électrophysiologiques effectuées au niveau du nerf auditif et de la modélisation analytique.Nos buts sont (1) d’affiner notre connaissance du fonctionnement du système auditif humain, (2) d’utiliser ce savoir pour optimiser les paramètres de stimulation dans les ICs actuels et (3) de développer des méthodes innovantes pour  améliorer le codage des sons dans les futures générations d’ICs.
Approche psychophysique et électrophysiologique des effets de la stimulation électriqueNotre approche combine:- des tests psychoacoustiques chez le sujet normo-entendant en utilisant des stimuli sensés simuler certains aspects de la perception de l'implanté cochléaire- des tests psychophysiques chez le sujet implanté cochléaire- des enregistrements électrophysiologiques effectués au niveau du nerf auditif de sujets implantés cochléaireLes résultats de ces tests serviront à développer notre modèle de stimulation électrique du nerf auditif ainsi qu'à proposer des méthodes d'optimisation des paramètres de codage des sons dans l'implant. Ces nouvelles stratégies de codage seront évaluées par des tests de perception de la parole.
Résumé de la soumission : L’implant cochléaire (IC) est actuellement le seul moyen de restaurer des sensations auditives aux patients atteints de pertes auditives sévères à profondes. Son usage s’est progressivement généralisé au cours des 40 dernières années et plus de 180 000 personnes sourdes en bénéficient actuellement. L’IC est un traitement médical approprié lorsque les cellules de l’oreille interne assurant la transduction des ondes de pression sonore en décharges neuronales sont absentes. Il fonctionne par l’intermédiaire d’électrodes implantées dans la cochlée qui stimulent directement les fibres nerveuses auditives avec des impulsions électriques. Bien que de nombreux patients implantés cochléaires montrent des performances proches de celles des normo-entendants sur des taches de reconnaissance de la parole dans le silence, leurs performances chutent  considérablement dans des environnements sonores plus complexes (par exemple, pour la reconnaissance de la parole dans le bruit ou pour la perception de la musique).Chaque électrode transmet l’information d’une zone fréquentielle spécifique du son entrant. Les électrodes sont stimulées l’une après l’autre, minimisant ainsi les fortes interactions observées pour une stimulation simultanée. Cependant, la charge électrique délivrée par ces électrodes met un certain temps à être intégrée par la membrane des neurones et les neurones eux-mêmes sont contraints dans leur rapidité à générer des décharges par des effets de réfraction. Il en découle que les interactions non-simultanées peuvent devenir significatives lorsque l’intervalle de temps séparant deux impulsions est court (ce qui est le cas pour tous les ICs utilisés actuellement). Nous pensons que ces interactions peuvent avoir des effets délétères sur la perception de l’intensité ainsi que sur la qualité sonore du message auditif transmis aux implantés. Le Projet DAIMA a pour but de comprendre différents aspects de ces interactions en combinant des expériences psychophysiques chez les sujets implanté cochléaire et normo-entendant, des mesures électrophysiologiques effectuées au niveau du nerf auditif et de la modélisation analytique.Nos buts sont (1) d’affiner notre connaissance du fonctionnement du système auditif humain, (2) d’utiliser ce savoir pour optimiser les paramètres de stimulation dans les ICs actuels et (3) de développer des méthodes innovantes pour  améliorer le codage des sons dans les futures générations d’ICs.
Résultats : De part le retard pris par notre protocole de recherche à être accepté par le comité d'éthique, nous nous sommes concentrés durant ces six premiers mois à:
- développer des interfaces de tests
- étudier les effets perceptifs de la cadence de stimulation chez le normo-entendant en utilisant des «simulations« d'implants cochléaires
- étudier les effets perceptifs de la configuration géomètrique des électrodes, également chez le normo-entendant en utilisant des simulations
Perspectives : Les tests psychophysiques chez l'implanté cochléaire sont en train de démarrer. Un post-doctorant va également être recruté sur un contrat de 2 ans.
Publications et brevets : Bien que les publications suivantes ne résultent pas de données collectées dans le cadre de cette ANR, elles sont liées à nos problématiques actuelles. Nous avons deux articles publiés depuis le début de ce projet:
- Macherey O, Carlyon RP. Place-pitch manipulations with cochlear implants. J. Acoust Soc Am. 2012 Mar;131(3):2225-36.
- Undurraga JA, Carlyon RP, Macherey O, Wouters J, van Wieringen A. Spread of excitation varies for different electrical pulse shapes and stimulation modes in cochlear implants. Hear Res. 2012 May 11.
Nous avons également un article soumis à Ear and Hearing (2ème révision) et un autre soumis à Journal of the Acoustical Society of America.