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为解决传统听觉脑干植入（ABI）刺激策略的局限性问题，汉诺威医学院的研究人员开展了一项关于ABI局部诱发电位（LEP）测量及脉冲极性影响的研究。他们发现阴极领先脉冲在诱发LEP方面优于阳极领先脉冲，并且LEP阈值与感知阈值高度相关。这一结果为ABI的信号编码策略优化提供了重要依据，并为临床调试提供了新的客观测量手段，有望显著改善ABI患者的听力恢复效果。
在当今医学领域，听觉脑干植入（Auditory Brainstem Implants，ABI）技术为那些因严重听力障碍而无法从传统人工耳蜗（Cochlear Implants，CI）中受益的患者带来了新的希望。然而，尽管ABI技术已经取得了一定的进展，但目前仍面临一些亟待解决的问题。首先，现有的ABI刺激和信号编码策略大多基于CI的设计，这可能并不总是最佳选择。其次，对于那些无法提供可靠行为测试结果的患者，如儿童、智力障碍者或无法准确报告听觉感知的患者，如何优化设备参数以更好地匹配个体需求仍然是一个挑战。此外，如何更准确地评估ABI的电极-神经界面功能，以及如何通过客观测量手段来辅助临床调试，也是当前研究的重点方向。
为了回答这些问题，汉诺威医学院的研究人员在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上发表了一篇题为“《通过精细刺激和前向掩蔽范式测量听觉脑干植入用户的局部诱发电位》”的论文。该研究通过创新的实验设计和技术手段，为ABI技术的发展提供了新的方向和思路。
研究背景与问题
人工耳蜗（CI）是目前治疗重度至极重度听力损失的标准方法，全球已有超过一百万例植入。然而，CI的成功依赖于完整的耳蜗和听神经功能。对于那些因耳蜗神经缺失或耳蜗结构异常而无法从CI中受益的患者，听觉脑干植入（ABI）成为一种替代选择。ABI通过直接刺激耳蜗核（Cochlear Nucleus，CN）来恢复听力，但目前的ABI技术仍存在一些局限性。例如，CN的神经结构复杂，包含多种不同功能的神经细胞类型，这使得电刺激的效果难以预测。此外，现有的ABI信号处理策略大多借鉴自CI，可能并不完全适用于CN的刺激需求。因此，开发专门针对ABI的信号处理策略显得尤为重要。
研究方法
为了探索这些问题，研究人员采用了一系列关键的技术方法。首先，他们利用了精细刺激范式（Fine-grain Stimulation Paradigm），通过逐步增加刺激强度并记录每一次的局部诱发电位（Local Evoked Potentials，LEP），从而更详细地采样LEP的幅度增长函数（Amplitude Growth Function，AGF）。其次，为了减少刺激伪迹对LEP记录的影响，研究人员采用了前向掩蔽范式（Forward-Masking Paradigm），通过利用神经的不应期特性来消除刺激伪迹。此外，他们还引入了一种新的LEP振幅定义方法，该方法不依赖于通常被截断的N峰，而是基于P峰与基线的差异来计算LEP振幅。最后，研究人员通过对比不同极性（阴极领先和阳极领先）的双相脉冲对LEP的影响，探讨了脉冲极性对CN神经兴奋性的作用。
研究结果
LEP反应形态
研究人员记录了大量LEP反应，发现其形态与CI中的电诱发复合动作电位（Electrically Evoked Compound Action Potential，eCAP）相似，表现为一个早期的负向峰值（N峰）后跟一个陡峭的正向峰值（P峰）。通过将LEP振幅（P-基线）与刺激强度的关系绘制为AGF，观察到其呈现出单调且呈S形的曲线。
脉冲极性对LEP阈值和AGF斜率的影响
研究结果显示，阴极领先脉冲和阳极领先脉冲在LEP阈值和AGF斜率上没有显著差异。然而，阴极领先脉冲的LEP阈值与感知阈值的相关性更强（相关系数r=0.77，p<0.0001），表明阴极领先脉冲在诱发LEP方面更为有效。此外，阴极领先脉冲的P峰潜伏期显著短于阳极领先脉冲（t=2.63，p<0.01），这进一步证实了CN神经细胞对阴极刺激的敏感性。
脉冲极性对P峰潜伏期的影响
研究人员发现，阴极领先脉冲的P峰潜伏期比阳极领先脉冲短约60微秒。通过调整潜伏期差异，发现阳极领先脉冲的LEP反应实际上与阴极领先脉冲相似，这表明阳极领先脉冲的LEP反应可能主要由第二个（阴极）脉冲引起。这一发现支持了CN神经细胞对阴极刺激更为敏感的观点。
研究结论与讨论
本研究通过精细刺激和前向掩蔽范式成功记录了ABI用户的LEP，并发现阴极领先脉冲在诱发LEP方面优于阳极领先脉冲。LEP阈值与感知阈值之间的强相关性表明，LEP可以作为一种客观的测量手段，用于估计那些难以进行行为测试的患者的感知阈值。此外，研究还发现，现有的基于交替极性的伪迹减少方法可能并不适用于ABI，因为阴极和阳极脉冲的潜伏期差异会导致峰值模糊。相比之下，前向掩蔽范式在减少刺激伪迹方面表现出更好的效果。
该研究的重要性在于，它不仅为ABI技术的发展提供了新的思路，还为临床调试提供了潜在的客观工具。通过优化刺激策略和信号编码方法，未来有望进一步提高ABI的性能，改善患者的听力恢复效果。此外，这项研究还强调了开发专门针对ABI的信号处理策略的必要性，这对于推动ABI技术的发展具有重要意义。
