Influence des stratégies de stimulation électrique des implants cochléaires sur les réponses neuronales du cortex auditif du cobaye

Influence of Electrical Stimulation Strategies in Cochlear Implants on Evoked Responses Recorded in the Guinea Pig Auditory Cortex

• Auteur / Autrice : Victor Adenis
• Direction : Jean-Marc Edeline
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 30/11/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Oticon Medical (Vallauris)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Daniel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Edeline, Hervé Daniel, Fabrice Giraudet, Arnaud Noreña, Olivier Macherey, Dan Gnansia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Giraudet, Arnaud Noreña

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cortex auditif

Implants cochléaires

Nerf vestibulo-cochléaire

Cochon d'Inde

Sonie

Mots clés libres

Implant cochléaire

Cortex auditif

Intensité sonore

Cobaye

Cochlear implant

Auditory Cortex

Loudness

Guinea pig

Résumé

L’implant cochléaire, la neuroprothèse la plus répandue et la plus réussie de nos jours, permet à des sujets sourds profonds de récupérer une perception auditive permettant une compréhension du langage. Bien que les technologies et les processeurs actuels aient grandement évoluées depuis ces vingt dernières années, la stratégie optimale pour coder l'intensité sonore dans l’implant n’a pas encore été trouvée. L'accès à des indices physiologiques est difficile chez le patient humain alors qu’il est relativement simple chez l’animal. Le but de cette thèse était de développer un modèle animal (cobaye) d'implantation cochléaire et d'étudier la réponse du système auditif à différentes stratégies de stimulation. Les réponses du nerf auditif et des neurones du cortex auditif primaire ont été obtenues lors de stimulations via un implant cochléaire simplifié.Nous avons observé que l’importante variabilité inter-individuelle dans l’efficacité de 2 stratégies (augmentation d’amplitude vs. de durée des pulses électriques) à augmenter les réponses du nerf auditif se répercute au niveau du cortex auditif. Les tests de nouvelles formes de pulses (pulses asymétriques ou en rampes) sur les réponses des neurones corticaux suggèrent que ce type de pulses permettrait de réduire l’étendue corticale activée par la stimulation électrique même aux charges les plus élevées. Là aussi, une importante variabilité inter-individuelle a été observée. Cela a conduit à ce que les activations corticales les plus proches de l’activation normalement observée par des sons purs, soient obtenues soit avec une forme de pulses soit une autre. Cette thèse prône donc qu’il est indispensable d’avoir accès à de nombreuses stratégies de stimulation sur chaque sujet afin de choisir celle la plus adaptée pour un patient donné.

Cochlear implant, the most successful neuroprosthesis allows deaf subjects to recover auditory perception and speech intelligibility. Over the last decades, the technology and the coding strategies in cochlear implants have been largely improved but the optimal strategy for coding loudness is still problematic. Human studies face a lot of restrictions especially regarding the collection of electrophysiological events. The primary goal of this thesis is to develop an animal model (guinea pig) of implantation and to study the auditory system's responses for different strategies for coding sound loudness (increase in amplitude vs. duration of electrical pulses). We studied the responses of the auditory nerve and primary auditory cortex obtained with electrical stimulation delivered through a simplified cochlear implant.We observed that the large inter-individual variability in the efficacy of these two classical strategies for increasing auditory nerve responses is reflected in the auditory cortex. Testing new forms of pulses (asymmetric pulses or ramped pulses) suggests that this type of pulses would reduce the evoked responses of cortical neurons even at the highest injected charges. Again, a large inter-individual variability was observed. As a consequence, for each animal, the cortical response the closest from the activation normally observed with pure tones, is obtained either with one form of pulses or another. This thesis advocates that it is essential to have access to several stimulation strategies on each subject in order to choose the most appropriate for a given patient.