마이크로 전극을 이용한 Auditory Brainstem Implant를 위한 전기 자극 기법에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A cochlear implant is an implanted device, designed to produce useful hearing sensation to a person with sever to profound deafness by stimulation of the cochlear nerves inside the inner ear electroneurally. However, cochlear implants are not an option for those individuals whose deafness is caused by lesions beyond the cochlea such as a patient group with neurofibromatosis type 2. In this study, we investigate the characteristics of the responses to acoustic stimulation in the inferior colliculus for inferior colliculus implant system.
We used the thin film micro electrode probe to record the neural responses in the inferior colliculus. The acoustic tone is presented as a stimulus. The analyzing methods for the neural responses is developed using matlab.
As a result, the inferior colliculus has a tonotopicity map with laminae structures. The neural responses increase as increasing stimulation. Latency decreases as increasing stimulation, and the standard deviation of latency also decrease as increasing stimulus. Thus, the stimulation strategies in the inferior colliculus can be considered for implantations.

국문 초록 (Abstract)

기존의 많은 연구를 통하여 난청환자의 경우 cochlea내에 전극을 삽입하여 자극을 전달하는 cochlear implant 시스템이 상용화되어 많이 사용되어지고 있다. 그러나, NFII와 같이 auditory neuron에 종양이 생겨 신경을 손상되었을 경우에는 cochlear implant를 사용할 수 없다. 따라서, 뇌 임플란트를 위한 청각 뇌 자극 기법에 대한 연구는 지금까지는 연구되지 않는 새로운 연구 분야이다. 본 연구과제에서는 뇌에서 소리전달 경로 중 Brainstem의 한 부분인 청성하구의 뉴런의 소리자극에 대한 특성을 마이크로 전극을 이용한 파악하고, 청각 임플란트(implant)에 적용할 전기적 뇌 자극 기법을 위한 반응 특성을 연구하고자 한다.
연구 내용으로서는 마이크로 전극을 이용하여 청성하구의 뉴런의 반응특성 측정 기법 및 분석기법 개발 하였고,
다채널 마이크로 전극을 이용하여 청성하구의 뉴런의 톤(tone) 및 양측귀 자극(binaural stimuli)에 대한 반응특성 측정한다.
본 연구 결과 청성하구에서 뉴럴반응을 측정하기 위한 동물준비 단계와 측정, 신호 분석법을 제시하였다. 뉴럴 신호는 spike를 측정하여, spike의 횟수를 측정하여 반응의 정도를 측정하였으며, 결과적으로 청성하구에서의 반응은 소리의 자극의 크기에 따라 비례하여 증가하였다. 고주파수 자극에 대해서는 청성하구의 깊은쪽에서 주요한 반응이 나타나고, 저주파수 자극에 대해서는 청성하구의 얕은쪽에서 주요한 반응이 나타났다. 톤자극의 세기가 커질수록 청성하구에서 나타나는 반응의 잠복기는 짧아졌다.
또한, 톤자극의 세기가 커질수록 청성하구에서 나타나는 잠복기의 편차는 줄어드는 결과를 가져왔다.
본 연구를바탕으로 brainstem의 청성하구의에서 청각 임플란트를 위한 전기 자극 기법에 대해서 기반적인 지식을 알 수 있다.