Dopasowanie neurokognitywne implantu to unikalny wielodyscyplinarny model opieki pooperacyjnej, wdrożony w Światowym Centrum Słuchu. Polega on na dopasowaniu implantu, a dokładniej parametrów procesora mowy, nie tylko z wykorzystaniem wyników podstawowych badań z zakresu inżynierii klinicznej, lecz także badań elektrofizjologicznych i testów psychologicznych specjalnie opracowanych pod kątem pacjentów implantowanych. Dopasowanie neurokognitywne to jedyna metoda, która pozwala pacjentom na osiągnięcie maksimum korzyści z implantu ślimakowego. Nie wszyscy zdają sobie sprawę, że obecnie do korzyści tych zalicza się nie tylko poprawę słyszenia czy rozumienia mowy, lecz także usprawnienie elementarnych funkcji poznawczych (wykonawczych, pamięci, uwagi, percepcji), a nawet funkcji złożonych, takich jak myślenie, język.
Jaka jest specyfika neurokognitywnej metody ustawiania procesora mowy i czym ta metoda różni się od sposobów stosowanych w innych ośrodkach leczenia wad słuchu, wyjaśnia prof. nadzw. dr hab. inż. Artur Lorens, kierownik Zakładu Implantów i Percepcji Słuchowej, w którym na podstawie ponad 22-letnich doświadczeń opracowano neurokognitywną metodę dopasowania implantu.
Słyszę: Pacjenci chcą wiedzieć, dlaczego tak wielką wagę w terapii niedosłuchu przykłada się do tzw. dopasowania systemu implantu. Jak w najprostszy sposób wytłumaczyć, na czym ono polega?
Prof. nadzw. Artur Lorens: Dopasowanie zaczyna się od doboru typu implantu do rodzaju niedosłuchu i zastosowania odpowiedniej techniki chirurgicznej z uwzględnieniem indywidualnych cech anatomicznych pacjenta. Po zabiegu operacyjnym urządzenie trzeba zaprogramować. Na tym etapie – mówiąc najogólniej – ustawiamy parametry procesora mowy w taki sposób, aby dźwięki dostarczane poprzez implant zapewniały optymalną dla każdego pacjenta stymulację nerwu słuchowego, który przenosi powstałe w uchu wewnętrznym impulsy elektryczne do mózgu. Nie jest to zadanie łatwe, dlatego na temat doboru implantu i dopasowania procesora mowy toczy się obecnie wiele debat naukowych. Podczas jednego z tegorocznych sympozjów, które odbyło się w ramach największej światowej konferencji poświęconej implantom słuchowym, rozpoczęto prelekcję na ten temat, odwołując się do… bajki o Kopciuszku, który zgubił zrobiony na miarę pantofelek. Implant, podobnie jak ów bajkowy pantofelek, musi być bowiem indywidualnie dopasowany do każdego pacjenta, a dokładniej do stanu jego ucha wewnętrznego (ślimaka), nerwu słuchowego, a także potencjału mózgu, który w przypadku każdego z nas jest nieco inny.
Już na wstępie chcę podkreślić, że dla dobrego słyszenia i rozumienia mowy przez implant wszystkie te trzy elementy mają równorzędne znaczenie. Aby więc dopasować implant, a dokładniej parametry procesora mowy, do pacjenta, wykonujemy szereg specjalistycznych pomiarów, dzięki którym możemy ocenić stopień uszkodzenia ucha wewnętrznego (np. rejestrujemy potencjały komórek słuchowych) oraz kondycję nerwu słuchowego. Już na tej podstawie można określić parametry stymulacji. Aby jednak była ona OPTYMALNA, należy jeszcze uwzględnić ostatni element, czyli specyfikę przetwarzania informacji przez mózg u konkretnego pacjenta. A ponieważ przetwarzanie to odbywa się na różnych piętrach drogi słuchowej, wykonujemy cały szereg pomiarów i testów. Jednym z najważniejszych jest pomiar odruchu mięśnia strzemiączkowego, sprawdzający reakcję pnia mózgu na stymulację nerwu słuchowego. Równie istotne są badania pod kątem procesów zachodzących w korze mózgowej. Przeprowadzamy więc testy funkcji poznawczych, dotyczące dyskryminacji mowy, uwagi, pamięci krótkotrwałej. Ich wyniki są dla nas źródłem wiedzy o tym, jak mózg radzi sobie z informacjami dźwiękowymi dostarczanymi przez implant. Zależnie od tego możemy odpowiednio modyfikować stymulację.
O wszystkich tych pomiarach i etapach dopasowywania implantu będziemy dokładniej pisać w kolejnych numerach. Ogólnie możemy jednak powiedzieć, że opisany powyżej w dużym skrócie sposób dopasowania implantu ma charakter neurokognitywny. Pierwszy człon tej nazwy eksponuje fakt, że przy ustawianiu parametrów procesora mowy bierzemy pod uwagę „wydolność” zakończeń nerwowych w uchu wewnętrznym oraz kondycję nerwu słuchowego, drugi – że każdy pacjent ma inną zdolność do przetwarzania bodźców, w tym słuchowych. Mózg – jak wiadomo – jest siedliskiem umysłu i miejscem procesów poznawczych, czyli kognitywnych.
S.: Ta nazwa nawiązuje do neurokognitywistyki, która jest coraz prężniej rozwijającą się dziedziną nauki. Czy jednak dopasowanie procesora mowy może wpisywać się w tę dziedzinę?
A.L.: Tak. W ramach neurokognitywistyki pojawił się ostatnio kierunek, który zakłada opracowywanie strategii podnoszenia jakości życia osób niepełnosprawnych. Procedura ustawiania procesora mowy po wszczepieniu implantu ślimakowego, nad którą w Instytucie Fizjologii i Patologii Słuchu pracowaliśmy przez ponad 20 lat i którą cały czas próbujemy doskonalić, znakomicie się w niego wpisuje. Od początku naszej działalności staramy się bowiem stosować taką strategię ustawiania procesora mowy, aby jakość życia naszych niesłyszących czy niedosłyszących pacjentów uległa jak największej poprawie.
S.: Czym w rozumieniu neurokognitywistyki jest niepełnosprawność, także słuchowa?
A.L.: Ograniczeniem spowodowanym deficytem funkcji części ciała, w tym narządów zmysłów, który plastyczny mózg próbuje zminimalizować poprzez reorganizację połączeń nerwowych i zmiany w pracy poszczególnych jego obszarów. Niestety, nie zawsze daje sobie w ten sposób radę. Jeśli deficyt jest bardzo duży, a tak jest w przypadku głębokiego niedosłuchu czy głuchoty, potrzebna jest dodatkowa kompensacja z wykorzystaniem protezy słuchu, jaką jest implant ślimakowy. Na etapie programowania procesora mowy staramy się doprowadzić do sytuacji, w której mózg pacjenta otrzyma maksimum „pomocy”. Inaczej mówiąc, staramy się tak ustawić stymulację elektryczną nerwu słuchowego, aby dzięki odpowiedniemu pobudzeniu dochodzącemu do mózgu doszło w nim do pożądanych zmian neuronalnych, których efektem będzie lepsze słyszenie dźwięków i rozumienie mowy.
CO WARTO WIEDZIEĆ O PROCESACH POZNAWCZYCH?
Procesy poznawcze to procesy przetwarzania informacji w ośrodkowym układzie nerwowym – polegają na odbieraniu informacji z otoczenia, ich przechowywaniu, modyfikowaniu. Są źródłem wiedzy kształtującej zachowania.
Elementarne procesy poznawcze to:
Percepcja – odpowiada za odbieranie informacji z otoczenia. Mówimy o percepcji wzrokowej, słuchowej, smakowej, węchowej, dotykowej, o zmyśle równowagi itd. Tradycyjnie percepcję dzieli się na dwa etapy:
- percepcja sensoryczna – wczesny proces biernej rejestracji informacji, „odzwierciedlenie bodźców w receptorach”,
- spostrzeganie – proces późniejszy, polegający na interpretacji danych zmysłowych, który prowadzi do powstania wrażenia – obrazu tworzonego na podstawie dostarczonych bodźców
Uwaga – odpowiada za selekcjonowanie informacji. Może być wyzwalana przez otoczenie (uwaga mimowolna) lub uruchamiana w sposób celowy (dowolna). Z uwagą powiązanych jest wiele procesów, m.in.:
- selektywność uwagi – selekcjonowanie informacji dostępnych w otoczeniu, zdolność do skupienia uwagi na jednym wybranym aspekcie,
- podzielność uwagi – zdolność do przetwarzania więcej niż jednego strumienia informacji w tej samej chwili,
- przedłużona koncentracja – zdolność do utrzymywania uwagi przez dłuższy czas na tym samym aspekcie otoczenia,
- przerzutność uwagi – zdolność przełączania uwagi pomiędzy dwa aspekty otoczenia, z jednego na drugi.
Pamięć – zdolność do przechowywania informacji. Składają się na nią różne systemy i różne procesy. Wyróżnia się dwa główne systemy pamięci:
- pamięć deklaratywna – system pamięciowy, w jakim przechowywane informacje są łatwe do uświadomienia, łatwe do werbalizacji lub wizualizacji. Z perspektywy neurobiologicznej ten system pamięciowy jest związany z funkcjonowaniem hipokampa – struktury znajdującej się w przyśrodkowej części płata skroniowego mózgu. Do tej kategorii należy: pamięć sensoryczna (rejestracja bodźca), pamięć krótkotrwała (przechowywanie niewielkiej ilości informacji przez krótki czas), pamięć długotrwała (trwałe i skonsolidowane przechowywanie informacji), pamięć epizodyczna (dotyczy zdarzeń mających określone umiejscowienie w czasie i przestrzeni, osadzonych w kontekście autobiograficznym), pamięć semantyczna (dotyczy faktów, które nie mają wyraźnego osadzenia autobiograficznego, ogólnej wiedzy pozbawionej kontekstu; w węższym rozumieniu – znaczenie słów i zdań),
- pamięć utajona – system pamięciowy, w jakim przechowywane są informacje niepoddające się łatwo werbalizacji czy wizualizacji, ujawniają się one raczej poprzez zachowanie i nie zawsze muszą być uświadamiane. Z perspektywy neurobiologii system ten nie jest związany z aktywnością hipokampa.
Funkcje wykonawcze – zdolności służące do kontrolowania i nadzorowania przebiegu procesów poznawczych, organizowania aktywności umysłowej. Inaczej: funkcje zarządcze.
Złożone procesy poznawcze – myślenie, funkcje językowe.
S.: Co dziś właściwie wiadomo na temat funkcjonowania mózgu osób z głębokimi zaburzeniami słuchu?
A.L.: Mamy już dość duży zakres wiedzy na temat zmian zachodzących w mózgu u osób niesłyszących od urodzenia albo mających poważne zaburzenia słuchu. Z dotychczasowych badań wynika, że głęboki niedosłuch – w przypadku gdy nie jest kompensowany poprzez wszczepienie implantu albo jest źle kompensowany z uwagi na niewłaściwe dopasowanie procesora mowy – może niekorzystnie wpływać na funkcje poznawcze. W testach sprawdzających te funkcje pacjenci niedosłyszący wypadają statystycznie gorzej – mają m.in. deficyty uwagi, wolniej przetwarzają informacje. Istotną statystycznie różnicę pomiędzy osobami z zaburzeniami słuchu i prawidłowo słyszącymi widać również w odniesieniu do sekwencjonowania informacji i funkcji pamięci krótkotrwałej, wynika z badań opublikowanych w renomowanych czasopismach naukowych – „Journal of the American Medical Association” (JAMA) w 2014 roku oraz „Lancecie” w 2016 roku. Godne uwagi są także wyniki francuskich naukowców wskazujące, iż u osób starszych z niedosłuchem występowanie łagodnych form demencji jest wielokrotnie częstsze niż u równolatków z prawidłowym słuchem. W populacji ludzi powyżej 65 roku życia oznaki demencji, takie jak np. zaburzenia pamięci, występują u ok. 5 proc. osób, tymczasem w grupie osób z niedosłuchem odsetek ten wynosi ponad 30 proc.
S.: Myślę, że niewielu pacjentów zdaje sobie sprawę, że źle kompensowany niedosłuch może rzutować na funkcje poznawcze. Jak to wyjaśnić?
A.L.: Istnieje kilka teorii tłumaczących fakt częstszego występowania zaburzeń funkcji poznawczych u osób z nieskompensowanym niedosłuchem. Według jednej z nich na skutek zmniejszenia dopływu informacji akustycznych do mózgu występuje słabsze bodźcowanie nie tylko obszarów powiązanych ze słuchem, lecz także tych odpowiedzialnych za funkcje poznawcze. Słuszna wydaje się także hipoteza zwracająca uwagę, iż mózg osoby niedosłyszącej wkłada w odbiór i przetwarzanie bodźców akustycznych ogromny wysiłek. Domyślanie się, rozumienie z kontekstu pochłania tyle energii, że nie starcza jej już na przykład na zapamiętanie kolejnych słów czy zdań, co jest niezbędne do zrozumienia sensu całego przekazu. Na skutek nadmiernego wysiłku związanego ze słuchaniem może więc dochodzić do większego lub mniejszego upośledzenia pamięci, a także innych funkcji poznawczych.
S.: Czy ten niekorzystny proces w mózgu można powstrzymać dzięki użytkowaniu implantu?
A.L: Zarówno badania funkcji poznawczych, jak i badania obrazowe aktywności mózgu na to wskazują. Potwierdzają to także wyniki badań, które od wielu już lat prowadzimy razem z Naukowym Centrum Obrazowania Biomedycznego IFPS (ośrodek ten dysponuje najnowszą aparaturą do badań obrazowych,
m.in. trzyteslowym funkcjonalnym skanerem rezonansu magnetycznego oraz wielokanałową elektroencefalografią). U użytkowników implantów ślimakowych widoczne są bowiem zmiany w organizacji sieci neuronalnej w strukturach podkorowych mózgu i niektórych obszarach kory mózgowej.
S.: Oczywiście warunkiem niezbędnym do uruchomienia tego korzystnego procesu jest właściwe ustawienie parametrów procesora mowy?
A.L: Tak. Warto tutaj uświadomić coś, z czego niewiele osób zdaje sobie chyba sprawę – implant ślimakowy to neuroproteza, czyli urządzenie sprzęgnięte z układem nerwowym. Oznacza to, że poprzez zmianę parametrów procesora mowy można wpływać na procesy przetwarzania informacji w tymże układzie.
S.: W świetle tej informacji zmiana ustawień procesora to procedura bardziej istotna i skomplikowana niż można było sądzić.
A.L: Niesłychanie istotna i skomplikowana! Dlatego muszą w niej obowiązywać bardzo wysokie standardy. Pracowaliśmy nad nimi przez wiele lat, bazując na coraz nowszych badaniach. Na początku próbowaliśmy dowiedzieć się od pacjenta, jak zmiana stymulacji wpływa na jego słyszenie, a w przypadku małych dzieci – wyciągaliśmy wnioski na podstawie ich reakcji i zachowania. Obecnie przy dopasowaniu implantu bierzemy pod uwagę przede wszystkim wyniki testów słuchowych oraz wyniki badań dotyczących funkcjonowania zarówno peryferyjnego, jak i ośrodkowego układu nerwowego, czyli nerwu słuchowego i mózgu. Ten niezwykle skomplikowany proces nazywamy – jak wspomniałem na początku – dopasowaniem neurokognitywnym albo, krócej, neurodopasowaniem, które – co chciałbym podkreślić – jest przez nas kontrolowane na każdym etapie i całkowicie bezpieczne.
S.: Neurodopasowanie to taki nowoczesny, oparty na najnowszej wiedzy na temat nerwu słuchowego i pracy mózgu rodzaj dopasowania implantu?
A.L: Neurodopasowanie wyznacza zwrot w myśleniu o dopasowaniu implantu, za cel którego w wielu ośrodkach, także zagranicznych, wciąż uznaje się jedynie przywrócenie słyszenia dźwięków w szerokim zakresie częstotliwości. Obecnie wiemy już, że to nie wystarcza do rozumienia mowy i odzyskania sprawności słuchowej. Mimo wielkiego postępu technologicznego, implant zawęża informację dźwiękową i nie jest tak doskonały jak ludzkie ucho. Technologia ta ma swoje ograniczenia, jednak ludzki mózg jest w stanie, jak się okazało, je pokonać. I robi to w sposób fenomenalny! Obserwujemy, że po odpowiednim, neurokognitywnym dopasowaniu procesora mowy i treningu słuchowym znacznie więcej użytkowników tego urządzenia jest w stanie odbierać dźwięki w sposób niezbędny do rozumienia mowy, rozmawiania przez telefon, a nawet czerpania przyjemności ze słuchania najbardziej złożonych dźwięków, takich jak muzyka.
S.: Czy wszyscy pacjenci po neurokognitywnym dopasowaniu mogą mieć tak samo duże korzyści?
A.L: U każdego pacjenta, zależnie od wieku, stopnia niedosłuchu itp., te korzyści są nieco inne. Dlatego należy oceniać je indywidualnie. Są jednak przypadki, w których optymalne neurokognitywne dopasowanie procesora mowy jest wyjątkowo ważne – to pacjenci, którzy po wszczepieniu implantu dobrze słyszą dźwięki, ale z nie do końca wyjaśnionych powodów mają większe niż inni kłopoty z rozumieniem mowy i przetwarzaniem informacji. Właśnie dzięki tej metodzie mamy szansę poprawić ich sytuację.
W odniesieniu do takich pacjentów ogromne znaczenie ma fakt, iż neurokognitywne dopasowanie nie sprowadza się tylko do ustawiania procesora mowy. Kluczowym jego elementem jest bowiem, jak już wspomniałem na początku, wykonanie specjalistycznych badań oceniających funkcjonowanie poszczególnych struktur anatomicznych biorących udział w procesie percepcji słuchowej, a więc ucha wewnętrznego, nerwu słuchowego, a także struktur mózgu zaangażowanych w przetwarzanie informacji dźwiękowych. W niektórych przypadkach wyniki tych badań mogą wskazywać, że wręcz nie należy zmieniać ustawień procesora mowy. Trzeba natomiast prowadzić rehabilitację ukierunkowaną na zdiagnozowany deficyt, także w zakresie funkcji poznawczych, np. pamięci operacyjnej.
Podam konkretny przykład. Mieliśmy pacjenta, który pomimo dobrego rozumienia pojedynczych słów, nawet tych jednosylabowych jak np. stół, liść, twarz, miał ogromne kłopoty z rozumieniem zdań. W jego przypadku nie zmieniono ustawień procesora mowy (jak to się robi w wielu ośrodkach leczenia wad słuchu), gdyż przyczyną jego problemów nie był zły słuch, lecz deficyt funkcji poznawczych, w tym słaba pamięć operacyjna. Dzięki badaniom przeprowadzonym w ramach dopasowania neurokognitywnego problem został dokładniej rozpoznany.
JAK ZMIENIAŁO SIĘ DOPASOWANIE IMPLANTU?
25 lat temu, na etapie wdrażania w Polsce programu implantów ślimakowych, za sukces uznawano poprawę słyszenia. Parametry pracy procesora mowy ustawiano więc głównie na podstawie badań audiometrycznych. Kiedy okazało się, że implant ślimakowy pozwala na rozumienie mowy, procedurę tę rozszerzono o kolejne badania subiektywne i obiektywne. Obecnie celem dopasowania implantu jest także usprawnienie funkcji poznawczych. Można to osiągnąć jedynie z wykorzystaniem neurokognitywnej metody dopasowania parametrów procesora mowy.
S.: Ustawienie procesora pod kątem możliwości poznawczych mózgu nie zawsze poprawia komfort słyszenia?
A.L: Przy neurokognitywnym ustawianiu procesora pacjenci powinni być przygotowani na jedno – pierwsze dopasowania nie muszą dawać komfortu słyszenia (czasem pacjenci mają wrażenie, że ich funkcjonowanie słuchowe się wręcz pogorszyło). Należy jednak wyraźnie zaznaczyć, że ustawienia niezgodne z preferencjami pacjenta, czyli takie, przy których odbierane dźwięki wydają mu się dokuczliwe czy drażniące, mogą zapewnić lepszą stymulację mózgu i przyspieszyć procesy adaptacyjne i kompensacyjne. Natomiast dyskomfort, jaki pacjent odczuwa na początku, mija.
S.: Warto się pomęczyć, jeśli efektem rehabilitacji ma być poprawa sprawności umysłu. Ale czy ona rzeczywiście następuje?
A.L: Tak. Świadczą o tym badania z udziałem użytkowników implantów ze stwierdzoną dysfunkcją funkcji poznawczych. U niektórych pacjentów testy psychologiczne i behawioralne nie pozostawiają wątpliwości, że ich mózg pracuje sprawniej – nawet wtedy, gdy w tym samym okresie nie wykazują oni ewidentnych zmian w zakresie odbioru dźwięku. Co istotne, na skutek poprawy funkcji poznawczych osoby te lepiej funkcjonują w życiu codziennym. Można zatem stwierdzić, że cel, który z definicji wyznacza neurokognitywistyka – poprawa jakości życia osób niepełnosprawnych – zostaje osiągnięty.
S.: Jak już wspomnieliśmy wcześniej, niewiele jest ośrodków w świecie, w których obowiązują tak wysokie standardy dobierania parametrów procesora mowy jak w Światowym Centrum Słuchu. Czy oznacza to, że terapia słuchu jest w nich mniej skuteczna?
A.L: Po ustawieniu procesora mowy opracowaną przez nas metodą neurokognitywną pacjenci mają szansę nie tylko na lepsze słyszenie i rozumienie mowy. Optymalny dobór parametrów może także powodować korzystne zmiany w sieciach neuronalnych, a tym samym efektywniejsze przetwarzanie, nie tylko słuchowe, bodźców docierających do mózgu. Sukces całej terapii jest więc nieporównywalny. Reasumując, tylko implant dobrany „na miarę” i pasujący do pacjenta niczym wspomniany na początku pantofelek do Kopciuszka może zapewnić mu maksimum korzyści.
Rozmawiała: Jolanta Chyłkiewicz