ایمپلنت ساقه‌ی مغز تا چه اندازه مشابه اعصاب مسیر شنوایی عمل می‌کند؟ پژوهشی بر اساس مدل‌سازی ویژگی‌های زمانی

بدن انسان دارای پنج حس اصلی بینایی، شنوایی، چشایی، بویایی و لامسه بوده که هر یک از این حواس اطلاعات به خصوصی را از محیط پیرامون در اختیار می‌گذارند. نقص عمل‌کرد هر یک از این حواس باعث می‌شود تا نسبت به رفع آن و استفاده از تکنولوژی اقدام گردد. حس شنوایی نیز از این مقوله مستثنی نبوده و تلاش های متعدد و زیادی در بهبود آن انجام شده که منجر به طراحی و ساخت ایمپلنت های گوناگونی شده است. در این پژوهش با هدف بررسی عمل‌کرد ایمپلنت شنوایی ساقه‌ی مغز (auditory midbrain implant - ami) به ایجاد دو نوع تحریک آکوستیک و الکتریک در سیستم شنوایی گربه پرداخته شده است. تحریک های الکتریک حاصل تزریق جریان به بافت توسط ami و تحریک های آکوستیک حاصل تولید موج تک-تن در گوش گربه می باشند. پس از انجام تحریک و ثبت پتانسیل های عمل محیطی از قشر اولیه‌ی شنوایی مغز گربه، ویژگی های زمانی استخراج شده و نهایتا به مدل‌سازی توسط شبکه‌ی عصبی پرداخته شده است. بعد از ثبت و مقایسه بین داده ها، مشخص شده که ami در تحریک هسته‌ی کولیکولوس تحتانی موفق عمل کرده است اما این ایمپلنت کاهش تاخیر در زمان تحریک را احتیاج دارد. پس از مدل‌سازی مشخص شده که شبکه‌ی عصبی با مدل غیرخطی همراه با الگوریتم لونبرگ-مارکوارت و 10 نورون در لایه‌ی پنهان بهترین عمل‌کرد را در بین سایر ساختارها با خطایی معادل 0.009 از خود ارائه کرده است. در مقایسه‌ی مدل الکتریک با مدل اعصاب شنوایی، هر دو مدل رفتار مشابهی در برابر تغییرات فرکانس از خود نشان داده اما مدل الکتریک در یک فرکانس ثابت شدت بزرگ‌تری از پاسخ را در خروجی نشان داده است. علاوه بر این موارد، فاصله‌ی زمانی انتقال پیام عصبی از هسته‌ی حلزونی تا کولیکولوس تحتانی، 9 میلی ثانیه محاسبه شده است.

how similar is the auditory midbrain implant to the hearing pathway nerves? a time-based series modelling research

the human body has five main senses of sight, hearing, taste, smell and touch. the defective performance of any of these senses causes us to solve this problem and use technology for this purpose. the sense of hearing is no exception and several attemptshave been made to restore it, which has led to the design of various implants. in this study, with the aim of investigating the function of the auditory midbrain implant (ami) in restoring hearing ability, the cat’s auditory system has been stimulated in acoustic andelectrical stimulation. electrical stimuli are the result of ami injecting current into the central nucleus of the inferior colliculus (icc) and acoustic stimuli are the result of pure tone sound in the cat’s ear. after stimulation, responses were extracted from the primaryauditory cortex of the cat's brain. finally, a neural network (nn) with backpropagationbased modelling has been used. after data acquisition and processing, it was clear that ami successfully stimulated the icc. but it is associated with delays during stimulation.after model creation, it was found that the levenberg-marquardt algorithm with 10 neurons in the hidden layer had the best performance compared to the others with anerror of 0.009. also, both models show similar behaviour to frequency changes, but the electrical model at a constant frequency shows a bigger response at the output. finally, the interval between the transmission of the neural message from the cochlear nucleus to the inferior colliculus was calculated at 9 milliseconds.