Effect of Axon Diameter and Electrode Position on Responses to Sinusoidally Amplitude-Modulated Electric Pulse-train Stimuli

양혜진; 우지환

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자료유형: 학술저널

저자정보: 양혜진 (울산대학교) 우지환 (울산대학교)

저널정보: 대한의용생체공학회 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.5 No.2

발행연도: 2015.1

수록면: 124 - 130 (7page)

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Purpose Cochlear implant systems restore the sense of sound by stimulating auditory nerve fibers (ANFs) with surgically implanted electrodes. Neural activity elicited by electrical pulse-trains conveys sound information to the brain. Thus, it is important to understand how ANFs produce the temporal sequence of neural activity in response to sinusoidally amplitude-modulated (SAM) pulse-trains with a rate of 5,000 pulses/s. In this study, we evaluated the effects of axon diameter (1.2 to 4.6 μm) and the electrode-to-axon distance (0.525 to 1.00 mm) on the response to 100 Hz SAM pulse-trains using a computational ANF model. Methods The model uses a Hodgkin-Huxley computation that incorporates the kinetics of sodium and potassium channels and an adaptation component. Simulated responses were analyzed by computing vector strength (VS) and the amplitude of the fast Fourier transform component at the modulation component (F0 amplitude). Results Axon diameter significantly influenced neural responses to SAM pulse-train stimuli. As the axon diameter increased, the VS and F0 amplitude increased. However, the VS and F0 amplitude were less influenced by the electrode-to-axon distance. Conclusions Finally, we concluded that larger-diameter ANFs could more precisely convey temporal information of speech sound.

참고문헌 (28)

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Wilson BS / 1997 / Temporal representations with cochlear implants / Am J Otolaryngol 18(6 Suppl):30~34

Rubinstein JT / 1999 / Pseudospontaneous activity: stochastic independence of auditory nerve fibers with electrical stimulation / Hear Res 127((1-2):108~118

Litvak LM / 2003 / Improved temporal coding of sinusoids in electric stimulation of the auditory nerve using desynchronizing pulse trains / J Acoust Soc Am 114(4 Pt 1):2079~2098

Runge-Samuelson CL / 2004 / Response of the auditory nerve to sinusoidal electrical stimulation: effects of high-rate pulse trains / Hear Res 194(1-2):1~13

Hu N / 2010 / Changes in auditory nerve responses across the duration of sinusoidally amplitude-modulated electric pulse-train stimuli / J Assoc Res Otolaryngol 11(4):641~656

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