Auditory Discrimination Therapy (ADT) er en behandlingsteknikk som retter seg mot pasienter med subjektiv tinnitus, en tilstand som ofte medfører betydelig livskvalitetsnedsettelse. Målet med ADT er å redusere oppmerksomheten på tinnituslyden ved å fremme fokus på hverdagslige akustiske miljøer. Selv om ADT er utbredt, har den tradisjonelle evalueringen hovedsakelig vært subjektiv, basert på spørreskjemaer og visuelle analogskalaer. Dette gir begrenset innsikt i de underliggende kognitive prosessene som kan endres gjennom terapien, spesielt når det gjelder oppmerksomhet og hukommelse. For å få en objektiv vurdering av ADT’s effektivitet, har nyere forskning begynt å benytte elektroencefalografi (EEG), som gir en mer detaljert innsikt i hjernens respons på lydstimuli.

Tidligere studier, som de utført av Herraiz et al. (2007, 2010), har benyttet visuelle analogskalaer og tinnitus handicap inventories (THI) for å vurdere effekten av ADT. Disse studiene har vist at behandlingen kan føre til en forbedring i tinnituspersepsjonen hos en betydelig andel pasienter. For eksempel viste Herraiz et al. (2007) at 40 % av pasientene rapporterte en reduksjon i opplevelsen av tinnitus etter én måneds behandling. Andre studier har sammenlignet ADT med andre behandlinger som musikkbasert lydterapi, retraining og binaurale beats, og funnet at ADT gir lignende effekter som disse behandlingene, men med færre bivirkninger (Alonso-Valerdi et al., 2021).

En av de mest lovende metodene for objektiv vurdering av ADT er EEG. Ved å analysere hjernens respons på lydstimuli før og etter behandlingen kan man få innsikt i hvordan ADT påvirker kognitive prosesser som oppmerksomhet og hukommelse. EEG har fordelen av å gi informasjon i sanntid, noe som gjør det mulig å overvåke endringer i hjernens aktivitet under behandlingen. En typisk analysemetode innebærer å bruke kontinuerlig bølgelettransformasjon (CWT) for å kartlegge Event-Related Desynchronization (ERD) og Event-Related Synchronization (ERS) i hjernens bølgemønstre under spesifikke lydstimuli. Disse endringene kan indikere hvordan hjernen tilpasser seg lydstimuli og potensielt forbedrer kognitive funksjoner som oppmerksomhet og hukommelse.

En viktig del av denne forskningen ble gjennomført ved bruk av databasen "Acoustic therapies for tinnitus treatment: An EEG database" (Ibarra-Zarate et al., 2022), som inneholder EEG-data fra tinnituspasienter som ble behandlet med ADT. Dataene ble samlet inn etter et 8 ukers behandlingsforløp, der pasientene hørte på forskjellige lydlandskap som representerte hverdagslige lyder, for eksempel restaurantlyder og byggeplasslyder. EEG ble tatt opp under eksperimentelle betingelser der deltakerne skulle identifisere spesifikke lydstimuli ved å trykke på en tast. Denne informasjonen ble brukt til å analysere endringer i hjernens aktivitet før og etter behandlingen.

Pre-behandlings-EEG-signaler ble først forbehandlet for å forbedre signal-til-støy-forholdet, ved å bruke filtrering, artifaktfjerning og uavhengig komponentanalyse (ICA). Deretter ble de relevante EEG-signalene analysert ved hjelp av CWT for å lage ERD/ERS-kart. Denne metodologien tillot forskerne å evaluere de kognitive endringene knyttet til oppmerksomhet og hukommelse, og dermed vurdere effekten av ADT på pasientens evne til å bearbeide og reagere på lyd.

En utfordring med denne typen forskning er at tinnitus er en subjektiv opplevelse, og det er vanskelig å måle effekten av behandlingen på en helt objektiv måte. EEG gir en objektiv vurdering av de nevrologiske responsene på lydstimuli, men det er fortsatt en utfordring å knytte disse endringene til konkrete forbedringer i pasientens livskvalitet. For eksempel kan det være en forbedring i hjernens evne til å ignorere tinnitus, men det er ikke nødvendigvis en direkte sammenheng med pasientens subjektive opplevelse av symptomer.

I tillegg til EEG-analyse, er det viktig å benytte flere metoder for å evaluere effekten av ADT. Psykologiske vurderinger og spørreskjemaer, som Tinnitus Handicap Inventory, gir verdifull informasjon om hvordan pasientene opplever endringer i tinnitusens alvorlighetsgrad. Ved å kombinere objektive EEG-målinger med subjektive vurderinger, kan man få en mer helhetlig forståelse av behandlingsresultatene. Det er også viktig å merke seg at ADT ikke nødvendigvis vil være effektiv for alle pasienter, og at behandlingen kan kreve justeringer basert på individuelle behov.

Endringene i hjernens aktivitet som observeres ved bruk av EEG kan også ha videre implikasjoner for andre terapeutiske områder. For eksempel, i behandlingen av andre nevrologiske lidelser som ADHD eller depresjon, kan teknikker som ADT bidra til å forbedre kognitive prosesser som oppmerksomhet og hukommelse. Derfor kan forskningen på ADT også bidra til utviklingen av mer effektive behandlinger for en bredere pasientgruppe.

Endtext

Hvordan påvirker akutt smerte ytelsen til fNIRS-baserte BCI-systemer?

Konvolusjonelle nevrale nettverk (CNN) har nylig blitt utforsket for klassifisering av fNIRS-signaler i flere studier. CNN er en type dyp læring, som er utviklet for å automatisk lære trekk fra inngangsdata, og har vist seg å være nyttig i forskjellige applikasjoner, inkludert bildeklassifisering og objektgjenkjenning. Tradisjonelt har klassifiseringen av fNIRS-signaler brukt metoder som støttemaskin (SVM), som krever mye manuell trekkbehandling av de forbehandlede signalene. Men CNN, med sin evne til å lære komplekse mønstre, tilbyr en mer automatisert tilnærming, spesielt når det gjelder høydimensjonale data som de som genereres av fNIRS.

For å bruke CNN på fNIRS-signaler, ble disse først konvertert fra 1-dimensjonale til 2-dimensjonale strukturer ved hjelp av diskret kontinuerlig bølgetransformasjon (CWT). Denne transformasjonen er spesielt nyttig for å bevare den finere skalaen av bølgelettransformasjonen, og gir et mer detaljert bilde av frekvenskomponentene som finnes i signalene. CWT ble derfor valgt framfor diskret bølgetransformasjon (DWT), da den har bedre skaleringsmuligheter for de spesifikke frekvenser som fNIRS-signaler inneholder. Når signalene var omdannet til 2D-bilder, ble disse matet inn i CNN-arkitekturen for klassifisering.

CNN-arkitekturen som ble brukt i studien består av flere lag, inkludert et konvolusjonslag, et dropout-lag og et maks-pooling lag. Dropout-laget spiller en viktig rolle i å forhindre overtilpasning, som kan være et problem når man jobber med små datasett, som i denne studien. Overtilpasning kan oppstå når et nevralt nettverk tilpasser seg for godt til treningsdataene og mister generaliseringsevnen på nye, usette data. For å forhindre dette ble nettverkets dybde holdt lav, med kun 4 lag.

CNN-klassifisering ble gjennomført under forskjellige scenarier for å vurdere virkningen av smerte på ytelsen til fNIRS-baserte hjerne-kommunikasjonssystemer (BCI). De fire scenariene omhandler forskjellige forhold der dataene kan være påvirket av akutt smerte. Dette er et viktig aspekt å vurdere, da smertens tilstedeværelse kan ha betydelig innvirkning på hjerneaktiviteten, og dermed på signalene som samles inn av fNIRS.

I scenario 1 ble SVM-modellen trent og testet på data som ikke var påvirket av smerte. Dette er den ideelle situasjonen hvor det ikke er noen smertebelastning, og den klassiske ytelsen til systemet ble observert. Resultatene fra dette scenariet viste høy nøyaktighet i klassifiseringen, som forventet. Scenario 2 derimot, undersøkte effekten av å trene på smertefrie data og teste på data innhentet under tilstedeværelse av akutt smerte. I dette tilfellet ble klassifiseringen betydelig redusert i nøyaktighet, noe som viser at smerte har en direkte innvirkning på hjernens respons som fNIRS-systemene prøver å fange opp.

Det er viktig å merke seg at den betydelige reduksjonen i ytelsen under scenario 2 kan skyldes endringer i hjerneaktiviteten som oppstår under smerte. Disse endringene kan forstyrre de signalene som BCI-systemet prøver å bruke for å gjøre korrekte klassifikasjoner. Dette peker på viktigheten av å ta hensyn til slike fysiologiske faktorer når man utvikler og trener BCI-systemer for personer som lider av kroniske smerter eller akutt smerte.

Resultatene som ble oppnådd fra scenario 3, der både trening og testing ble utført under smertelige forhold, viste at det var mulig å opprettholde en viss grad av nøyaktighet, men fortsatt var resultatene langt dårligere enn når smerte ikke var til stede. Scenario 4, hvor treningen fant sted under smerte, men testingen ble gjort på smertefrie data, resulterte også i redusert klassifiseringseffektivitet.

For å oppnå pålitelige resultater i fNIRS-baserte BCI-systemer, er det viktig å trene og teste på data som representerer virkelige forhold. Hvis systemet skal brukes i assistive teknologier, som for eksempel i rehabilitering for personer med kroniske smerter, må det tas hensyn til de fysiologiske og psykologiske påvirkningene av smerte på hjernens aktivitet. Dette kan føre til bedre tilpasning av systemene og en mer nøyaktig prediksjon av brukernes behov.

En viktig del av den videre utviklingen er å forstå at ytelsen til et BCI-system ikke bare er avhengig av den teknologiske arkitekturen og dataene som samles inn, men også av hvordan brukerens tilstand kan påvirke disse dataene. For eksempel kan psykologiske tilstander som stress og angst også endre hjernens respons, noe som kan føre til variasjoner i signalene som samles inn under trening og bruk. Denne dynamikken gjør det enda viktigere å utvikle BCI-systemer som er tilpasset individuelle behov og som kan justere seg etter endringer i brukerens fysiske og mentale tilstand.

Hvordan kroppens posisjon påvirker mellomøretrykk og intrakranielt trykk (ICP): En fysiologisk tilnærming

I flere studier er det blitt påvist at kroppens posisjon har en betydelig effekt på mellomøretrykk, som igjen kan være et indirekte mål for endringer i intrakranielt trykk (ICP). Når en person endrer kroppens posisjon, spesielt i vertikale retninger, skjer det umiddelbare fysiologiske tilpasninger i mellomørets trykk, og disse endringene kan benyttes for å overvåke ICP på en ikke-invasiv måte.

I en studie utført av Cosby et al. (2019), ble deltakere utsatt for vinkling i hodet med 15 graders intervaller. Hver vinkel ble vurdert flere ganger med målinger hvert 20. sekund. Etter de første 20 sekundene ble deltakerne bedt om å svelge, noe som åpner eustachian-røret og dermed utjevner trykket i mellomøret. Målingene ble gjort på både venstre og høyre øre og gjentatt på en annen dag for å teste resultatene for konsistens. Resultatene viste en konsekvent økning i mellomøretrykket ved maksimal ettergivenhet (peak compliance) når deltakerne ble tilt i hodet-ned-posisjon, og en tilsvarende reduksjon da hodet ble rettet tilbake til den opprinnelige 45-graders posisjonen. Spesielt merkbart var hystereseffekten: Når hodet ble returnert til 45° fra en nedovervendt posisjon, fulgte trykket ikke nøyaktig den samme banen som ved den opprinnelige tiltingen. Dette kan tyde på at det finnes fysiologiske faktorer som påvirker trykkbalansen i mellomøret under postural endring.

En viktig observasjon i studien var at svelging, som utjevner trykket i mellomøret gjennom åpning av eustachian-røret, hadde en merkbar effekt på trykkforandringer i hodet-ned-posisjon. Etter svelging opplevde deltakerne en nedgang i trykket, noe som indikerer en tilpasning som kan benyttes til å vurdere eustachian-rørets funksjon. Denne mekanismen er viktig for videre forskning, ettersom den kan benyttes som en indirekte indikator på endringer i ICP for personer med økt intrakranielt trykk.

Et annet viktig skritt i denne forskningen ble tatt av Torrecilla og Avan (2021), som brukte bredbåndstimpanomometri (WBT) for å vurdere ICP på en ikke-invasiv måte. I deres studie ble det benyttet et bredt spekter av frekvenser (0,25–3 kHz) for å analysere trykkendringer under kroppens posisjonsendringer. Forsøket inkluderte ulike posisjoner som stående (70°), liggende, Trendelenburg (−30°) og stående igjen. Resultatene fra WBT-studien viste at tympanometrisk topptrykk (TPP) økte med hodet-ned-tilting og reduserte når hodet ble hevet. Dette samsvarer med tidligere funn og understreker postural effekten på mellomøretrykket. Videre ble det funnet en postural invarians av energigjennomtrengningen (pEA) ved TPP over hele frekvensområdet. Dette betyr at effekten av økt ICP ved tilting ble balansert av de tilsvarende TPP-endringene, og at en korrelasjon kunne trekkes mellom ICP og TPP, noe som kan hjelpe i fremtidige studier som involverer postural ICP-undersøkelse.

En annen lovende tilnærming for å overvåke ICP ikke-invasivt er via otoakustiske emisjoner (OAE). Disse emisjonene, som stammer fra vibrasjoner i de ytre hårcellene i cochlea, påvirkes av endringer i ICP, ettersom ICP-variasjoner kan endre trykket på stapes og dermed påvirke lydtransmisjonen i mellomøret. OAE-metoden har vist seg effektiv for å påvise endringer i ICP, spesielt gjennom bruken av forvrengte produkt-otoakustiske emisjoner (DPOAE). Studier har vist at DPOAE-magnituden reduseres og fasevinkelen øker når ICP øker. Dette kan brukes som en indirekte indikasjon på trykkforandringer i hjernen, noe som gjør OAE til en verdifull metode for å overvåke ICP, spesielt i kliniske sammenhenger som hydrocephalus eller andre tilstander relatert til endringer i intrakranielt trykk.

Det er viktig å merke seg at denne typen målinger fortsatt har sine begrensninger. For eksempel, selv om DPOAE har vist seg å være effektiv for å påvise store ICP-endringer, kan det være vanskelig å påvise mindre endringer i ICP ved bruk av denne metoden alene. En videre utvikling av teknologier som kombinerer ulike målemetoder, som tympanometri og otoakustiske emisjoner, kan derfor bidra til mer presise og pålitelige metoder for ikke-invasiv ICP-overvåkning.

I tillegg er det viktig å forstå at postural ICP-tilpasning ikke nødvendigvis er den samme for alle individer. Fysiologiske faktorer som eustachian-rørets funksjon, øretrykkregulering, samt kroppens evne til å håndtere endringer i intrakranielt trykk, kan variere. Derfor bør forskning på dette området fortsette for å bedre forstå de underliggende mekanismene og utvikle mer presise verktøy for ikke-invasiv overvåkning av ICP. Dette er spesielt relevant i forbindelse med tilstander som påvirker intrakranielt trykk, som hjernesvulster, hydrocephalus eller alvorlige hodeskader, der tidlig oppdagelse av ICP-forandringer kan være avgjørende for pasientens behandling og prognose.

Hvordan avsløre skjulte identiteter: En historie om observasjon og strategi
Hvordan finner man kunstnerisk frihet gjennom strukturert veiledning?
Hvordan forstå arabiske menyer og matkategorier: En guide til autentiske arabiske retter
Hvordan Galilei og hans Forløpere Endret Vårt Syn på Universet