Od momentu kiedy prof. Henryk Skarżyński 30 lat temu rozpoczął leczenie głuchoty w Polsce za pomocą implantów ślimakowych, pytanie, jak słychać dźwięki przez implant, było zadawane wielokrotnie. Obecnie potrafimy na nie odpowiedzieć, m.in. rodzicom małych pacjentów, którzy chcą wiedzieć, jak ich dziecko odbiera dźwięki po wszczepieniu implantu. Jakość dźwięków odbieranych tą drogą analizujemy także pod kątem pacjentów-muzyków, w przypadku których precyzja słyszenia jest szczególnie ważna. Ostatnio pytanie, jak słyszy się przez implant, powróciło za sprawą książki „Telefon, kino i cyborgi” dr Magdaleny Zdrodowskiej, która niedawno ukazała się nakładem Wydawnictwa Uniwersytetu Jagiellońskiego. Autorka poddaje w wątpliwość, że to, co pacjent implantowany słyszy, można nazwać dźwiękiem. Jako kierownik Zespołu Implantów i Percepcji Słuchowej od ponad 30 lat zajmujący się tym tematem nie mogę nie ustosunkować się do tego stwierdzenia.
W książce „Telefon, kino i cyborgi” czytamy m.in.: Pisząc o „słyszeniu” implantem ślimakowym, nie bez powodu używam cudzysłowu, bowiem użytkownik nie słyszy dźwięków w taki sposób jak osoby słyszące. Do jego ucha wewnętrznego nie docierają akustyczne, fizyczne fale dźwiękowe – te zamieniane są przez procesor na impulsy elektryczne stymulujące bezpośrednio nerw słuchowy. Osobie niezaimplantowanej trudno nawet wyobrazić sobie, jakiego rodzaju powoduje to wrażenie poza tym, że nie przypomina żadnych znanych nam odczuć.
Zanim ustosunkuję się do tego stwierdzenia, przypomnę na czym polega fenomen, jakim jest odbiór dźwięków przez implant, a precyzyjniej – subiektywna percepcja dźwięku użytkownika implantu ślimakowego. Podkreślę, że można mówić tu o fenomenie, bowiem pierwotnie implanty ślimakowe miały pomagać osobom niesłyszącym w czytaniu mowy z ruchu warg. Dzięki wielkiemu postępowi w technologiach medycznych, otochirurgii i inżynierii rehabilitacyjnej ich użytkownicy nie tylko rozumieją mowę, lecz także mogą czerpać przyjemność ze słuchania złożonych dźwięków, jakimi są utwory muzyczne.
Percepcja dźwięku przez implant pozostaje polem badań od ok. 30 lat. Mój pierwszy artykuł naukowy opublikowany w „Audiofonologii” w 1995 r. był poświęcony właśnie temu tematowi. Dziś na pytanie, jak słyszy się przez implant, potrafimy już wiele powiedzieć. Jaki jest więc obecny stan wiedzy? Implant ślimakowy, który jest pierwszą na świecie stosowaną w praktyce klinicznej protezą układu sensorycznego, nie jest tak doskonały jak ludzkie ucho – nie przekazuje wszystkich informacji o dźwiękach, w pewnym stopniu zniekształcając odbierany dźwięk. Rzecz w tym, że w przypadku niektórych pacjentów te zniekształcenia są małe albo wręcz minimalne.
Dla lepszego zrozumienia tematu warto porównać fizjologię słuchu prawidłowego i elektrofizjologię słyszenia przez implant. Dźwięk, jako fala akustyczna, wywołuje drgania błony bębenkowej, które – przechodząc przez ucho środkowe – trafiają do ucha wewnętrznego, ślimaka, gdzie pobudzane są komórki słuchowe (rzęsate), rozmieszczone wzdłuż błony podstawnej w narządzie Cortiego. Zależnie od usytuowania komórki te reagują na tony o konkretnej częstotliwości. Dzieje się tak, ponieważ drgania błony podstawnej wędrują od podstawy ślimaka w taki sposób, że miejsce maksymalnego wychylenia błony podstawnej zależy od częstotliwości sygnału akustycznego. Ślimak jest analizatorem częstotliwości – dźwięki niskie są kodowane na szczycie ślimaka, dźwięki wysokie na jego podstawie (właściwość tę nazywamy tonotopią ślimaka). Nasza rozdzielczość częstotliwościowa to około 10 Hz, a wynika ona z odległości pomiędzy poszczególnymi komórkami słuchowymi rozłożonymi na błonie podstawnej w narządzie Cortiego.
Słuch przez implant jest efektem stymulacji elektrycznej nerwu słuchowego za pośrednictwem wiązki elektrod wprowadzonych do ślimaka. Mamy zatem zaledwie od kilku do kilkunastu separowalnych kanałów przekazu informacji drogą elektryczną. Taka stymulacja nie jest precyzyjna, ponieważ elektrody pobudzają duże fragmenty ślimaka wokół nich. Dwadzieścia czy dwanaście elektrod składających się na system implantu ślimakowego nie jest po prostu w stanie idealnie zastąpić trzech tysięcy sprawnych komórek słuchowych. W przypadku słuchu elektrycznego rozdzielczość częstotliwościowa może wynosić 100–200 Hz – a to z kolei przekłada się na gorszą jakość dźwięku. Będzie on pozbawiony pewnych niuansów, szczegółów, ale z pewnością będzie to dźwięk, bo nerw słuchowy przekazuje dalej informację do centralnej części drogi słuchowej, gdzie następuje centralne przetwarzanie informacji. Gdybyśmy odnieśli to do rozdzielczości obrazu, okazałoby się, że obraz odpowiadający słuchowi przez implant jest bardzo niewyraźny. Stąd też biorą się ograniczenia w słuchaniu m.in. muzyki, która jeszcze bardziej niż mowa wymaga śledzenia zmian wysokości dźwięku – to podstawa słyszenia określonej melodii. Wiemy natomiast od pacjentów, że przynajmniej część z nich świetnie ją słyszy, co dla naukowców jest wielką zagadką.
W świetle powyższego można zgodzić się z tym, że dźwięk przez implant ślimakowy będzie słyszany inaczej. Pacjent implantowany na pewno jednak słyszy, i to bez cudzysłowu. Dla potwierdzenia tego faktu możemy również odwołać się do wyników badań potencjałów słuchowych (rejestracja fal mózgowych wywołanych dźwiękiem) pacjentów po wszczepieniu implantu. Badając tzw. potencjały korowe (czyli pochodzące od aktywności neuronów w korze słuchowej mózgu), specjaliści doszli do wniosku, że przez implant można uzyskać prawie normalne przetwarzanie informacji o dźwięku. Z tego przetwarzania rodzi się subiektywne wrażenie słuchowe, które na podstawie tych badań można nazwać „prawie normalnym” (1).
Dr Magdalena Zdrodowska w rozdziale o implantach pisze, że nie można tak naprawdę stwierdzić, co słyszy zaimplantowana osoba i jak elektryczną stymulację nerwu słuchowego interpretuje mózg. Według niej: Jedyne, co wiadomo na pewno, to to, że osobom zaimplantowanym świat brzmi całkowicie inaczej niż słyszącym.
Tak jednak nie jest. Dowodzą tego badania prowadzone z udziałem użytkowników implantów, u których jedno ucho słyszy prawidłowo, a drugie jest głuche. Grupa takich pacjentów, którym wszczepiono implant do ucha głuchego, pojawiła się u nas w Instytucie po tym, jak z inicjatywy prof. Henryka Skarżyńskiego rozszerzono wskazania do implantacji. Po programie leczenia częściowej głuchoty, dla której charakterystyczny jest niedosłuch w zakresie wysokich częstotliwości przy zachowaniu prawidłowego słuchu dla częstotliwości niskich, prof. Skarżyński rozpoczął kolejny program wszczepiania implantów właśnie pacjentom z jednostronną głuchotą. W ich przypadku wszczepienie implantu poprawia odbiór mowy w trudnych warunkach akustycznych. Badania pozwalające na porównanie bezpośrednie słyszenia przez implant ze słyszeniem naturalnym (przez ucho nieimplantowane) prowadziliśmy w Instytucie od 2014 r., co dało nam szansę na lepsze rozpoznanie problemu, jakim jest percepcja dźwięków przez implant. W ramach tych badań podawaliśmy ten sam sygnał bezpośrednio do systemu implantu oraz do ucha zdrowego, prosząc pacjenta o opinię, na ile słuch elektryczny różni się od naturalnego. Dla dokładniejszego określenia tej różnicy opracowaliśmy skalę od 0 do 10 punktów, gdzie 0 oznacza maksymalną rozbieżność pomiędzy słyszeniem elektrycznym i akustycznym, a 10 – całkowite podobieństwo. Wyniki tych badań są optymistyczne. Pacjenci wskazywali bowiem duże podobieństwo słyszenia elektrycznego i akustycznego (większe od 5 punktów na naszej skali). Jeden pacjent raportował nawet całkowite podobieństwo.
Kolejny etap prac badawczych nad odbiorem dźwięków przez implant to badania wieloośrodkowe. Zespół Instytutu uczestniczył w badaniach prowadzonych przez prof. Michaela Dormana z Arizona University w Stanach Zjednoczonych, w ramach których pacjentom z jednostronną głuchotą podawano do zaimplantowanego ucha nagrane wcześniej zdanie, natomiast do ucha zdrowego – to samo zdanie, jednak ten dźwięk był komputerowo przetworzony w taki sposób, aby imitował on wrażenia odbierane przez implant. Następnie – kierując się wskazówkami pacjentów – modyfikowaliśmy dźwięk, aby jak najbardziej odpowiadał temu, co pacjent słyszy przez protezę słuchu. Dzięki temu również my – członkowie zespołu naukowego – mogliśmy usłyszeć dźwięk, który pacjent słyszy przez implant.
Komputerowe symulacje były opracowane zgodnie z modelami bioinżynieryjnymi. Wypróbowano różne warianty przekształcania dźwięku. Stosowano m.in. dźwięk podobny do głosu lorda Wadera z „Gwiezdnych wojen”, jednak pacjenci twierdzili, że absolutnie nie przypomina on tego, który słyszą przez implant. Prób było zazwyczaj kilkanaście, aż wreszcie pacjent wskazywał na odpowiednik tego, jak słyszy podawane zdanie przez implant.
Próbowaliśmy też komunikować się z pacjentem za pomocą specjalnego słowniczka, który tworzyliśmy i w języku polskim, i angielskim, napotykając zresztą wiele problemów lingwistycznych – w jaki sposób określać, opisywać jakość dźwięku to temat, który sam kwalifikuje się do pogłębionych badań w przyszłości. Niemniej jednak wypracowaliśmy pewien zasób słownictwa, np. „dźwięk cykający”, „szybki”, „rwany”, „czysty”, „przejrzysty”, które pomagało pacjentom precyzyjniej opisywać to, co słyszą przez implant, a nam klasyfikować ich odpowiedzi. Wiele nazw naprowadzało nas na sposób, w jaki przetwarzać dźwięk, aby był jak najbardziej podobny do tego słyszanego przez implant. Tym samym badaniom byli też poddawani pacjenci w IFPS.
W 2020 roku ukazała się publikacja, w której zostały podsumowane wyniki nowych badań pacjentów włączonych do programu leczenia jednostronnej głuchoty (2). Wynika z niego, że słyszenie przez implant może być bardzo podobne do prawidłowego słyszenia przez ucho zdrowe. Oczywiście wyniki uzyskane niedługo po uruchomieniu procesora mowy są nieco gorsze. Natomiast po dopasowaniu neurokognitywnym systemu implantu, które – przypomnijmy – trwa ok. dwóch lat i o którym pisaliśmy w „Słyszę” wielokrotnie – takiej rozbieżności już nie ma. Dlaczego? Interpretujemy to w ten sposób, że część centralna układu nerwowego jest w stanie „wprowadzać” pewne poprawki i dzięki treningowi słuchowemu z czasem słyszenie przez implant zaczyna przypominać słyszenie prawidłowe.
Zaskakujący dla nas jest przypadek pacjenta, według którego słyszenie przez implant nie różni się od słyszenia przez zdrowe ucho. Byliśmy ogromnie zdziwieni, kiedy podczas sesji badawczej z jego udziałem okazało się, że odtworzenie dźwięku słyszanego przez implant prawie nie wymagało komputerowej obróbki. Ten pacjent jest zawodowym muzykiem. Niedawno podzielił się z nami informacją, że to właśnie ucha implantowanego używa na scenie do strojenia skrzypiec. Jak wyjaśnić fakt, że słyszy on tak dobrze, iż wychwytuje najmniejsze niuanse w brzmieniu instrumentu, choć proteza dostarcza w porównaniu z uchem zdrowym mocno ograniczoną informację o dźwięku? Odwołując się do tego przypadku, a także obserwacji rozwoju słuchowego innych osób muzykujących, możemy obecnie powiedzieć jedynie to, że jeśli wykształcenie muzyczne poprawia percepcję dźwięku przez implant, to znaczy, że mózg można wytrenować w taki sposób, aby w procesie odpowiednio zmodyfikowanego przetwarzania centralnego zrobił użytek nawet ze zdegradowanej i zniekształconej przez system implantu informacji o dźwięku. Tak więc jak najbardziej zasadne wydają się w przyszłości badania nad percepcją dźwięków przez pacjentów implantowanych, zwłaszcza w kontekście percepcji muzyki.
Reasumując, badania nad jakością słyszenia przez implant nadal trwają, dotychczasowe wyniki nie pozostawiają jednak wątpliwości, że implant umożliwia słyszenie, a stwierdzenie, że wywołane drogą stymulacji elektrycznej „wrażenie dźwięku nie przypomina żadnych znanych nam odczuć” jest w świetle nauki fałszywe. Warto je sprostować choćby po to, aby rozwiać wątpliwości, jakie mogą pojawić się po przeczytaniu książki u pacjentów z zaburzeniami słuchu rozważających wszczepienie implantu ślimakowego. Podejmując trudną przecież i ważną decyzję powinni oni kierować się wyłącznie sprawdzonymi i rzetelnymi informacjami.
- Wedekind A, Távora-Vieira D, Nguyen AT, Marinovic W, Rajan GP Cochlear implants in single-sided deaf recipients: Near normal higher-order processing. Clin Neurophysiol. 2021 Feb;132(2):449-456.
- Dorman M., Lorens A., Skarżyński H. i inni, Approximations to the Voice of a CochlearImplant: explorations with single-sideddeaf listeners. Trends in hearing 2020. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc7225791/pdf/10.1177_2331216520920079.pdf