POTENCIALES EVOCADOS AUDITIVOS: RESPUESTA DE BAJA

Memorias II Congreso Latinoamericano de Ingeniería Biomédica, Habana 2001, Mayo 23 al 25, 2001, La Habana, Cuba
POTENCIALES EVOCADOS AUDITIVOS: RESPUESTA DE BAJA
FRECUENCIA PARA TONOS RÁFAGA DE LARGA DURACIÓN
J.M. Cornejo, M. Palacios, P. Granados, N. Castañeda, & M. Cadena.
Laboratorio de Audiología. Departamento de Ingeniería Eléctrica. Área de Ingeniería Biomédica. Universidad
Autónoma Metropolitana. Iztapalapa.
Av. Michoacán y la Purísima s/n. Col. Vicentina. México, D.F. MEXICO.
[email protected]
RESUMEN
El objetivo de este trabajo es determinar las
características en tiempo y frecuencia, del potencial
evocado auditivo de latencia larga a un tono ráfaga de
un segundo de duración y frecuencias entre 250 y 4000
Hz. La actividad eléctrica debida a este estímulo se
obtuvo en 20 sujetos sanos, mediante cinco electrodos
colocados entre trago y trago auricular y un electrodo
de referencia en la mastoides contralateral a la
estimulación. Se encuentra una disminución de la
amplitud de la respuesta inversamente proporcional a la
frecuencia del estímulo y un pico de actividad a 200 Hz
para las frecuencias bajas, presentándose un
corrimiento de este componente al variar la frecuencia
del estímulo. Se encuentra una expresión de cuarto
orden que describe este corrimiento, haciéndola útil
para predecir el componente en frecuencia presente en
la respuesta en una persona normal.
Palabras clave: potencial evocado auditivo, latencia
larga, tono ráfaga, especificidad en frecuencia.
espectro de frecuencias del “click”[4] y “clicks” con
ruido ranurado, donde la idea es restringir la región de
la cóclea sensible a la frecuencia correspondiente a la
ranura [4] [8], entre otras.
En lo que se refiere a los potenciales evocados de
latencia larga están formados por
procesos
perceptuales y congnitivos resultado de las funciones
superiores del cerebro, en respuesta a un evento
auditivo. Los primeros milisegundos (90 a 200 mseg)
de este potencial están relacionados con las
características acústicas del estímulo auditivo, entre los
200 y 300 mseg se tienen componentes relacionados a
la construcción física que rodea el estímulo y la parte
final del potencial (400 a 500 mseg) tiene que ver más
con procesos semánticos [5].
En este trabajo se obtiene el potencial evocado
auditivo de latencia larga (PEALL) a un tono ráfaga de
larga duración, en una población de sujetos normales,
se analizan los PEALL en la frecuencia
determinándose así el ancho de banda de dicho
potencial.
2. METODOLOGÍA
1. INTRODUCCIÓN
Existen métodos objetivos y subjetivos para
determinar la audición de un sujeto. Entre los primeros
se puede mencionar la audiometría tonal clásica y en
los segundos los potenciales evocados auditivos de
tallo cerebral (PEATC). La audiometría tonal hace la
evaluación frecuencia a frecuencia mientras que el
PEATC valora la audición del paciente de manera
global, ya que utiliza como estímulo un “click”, que
tiene un contenido espectral entre 0 y 10,000 Hz. Los
PEATC, son especialmente útiles ya que no se afectan
por el estado de conciencia del sujeto, presentan una
morfología constante dándonos información del tipo de
pérdida, inclusive a edades muy tempranas del
paciente.
Sin embargo, la audiometría y los PEATC no son
equiparables ya que estos últimos nos dan una
respuesta global del sistema auditivo. Buscando un
método objetivo y específico en frecuencia, se han
ensayado técnicas que utilizan respuestas derivadas
utilizando “clicks” con ruido pasa alto, basadas en la
idea de que el ruido de alta frecuencia enmascara la
respuesta de las fibras auditivas de alta frecuencia, sin
afectar las fibras de baja frecuencia [3], respuestas
derivadas utilizando “clicks” y enmascarameinto tonal,
donde el tono continuo activa neuronas que responden
a esa frecuencia evitando así que respondan al amplio
2.1 Sujetos
Las pruebas se hicieron en veinte sujetos, 10
mujeres y 10 hombres, cuyas edades fluctuaban entre
los 20 y 26 años, con un umbral de máximo 20 dBHL en
la audiometría tonal, otoscopía normal, diestros; los
cuales reportaron no tener antecedentes de patología
otológicas y/o neurológicas.
2.2 Estímulo
Se utilizaron como estímulos tonos ráfaga de larga
duración con pendientes de subida y de bajada de 10
mseg y una meseta de 980 mseg. La frecuencia de estos
estímulos se varió de 250 a 4000 Hz en octavas,
utilizándose una intensidad de 40 a 80 dBHL, en pasos
de 10 decibeles. Los estímulos se generaron con un
módulo de una promediadora CA-1000 y se le
presentaron al sujeto de forma monoaural (oído
derecho) vía unos audífonos TDH-39, con una
frecuencia de repetición de 0.3 sec.
2.3 Configuración del experimento
Se utilizaron las posiciones T 4, C4, Cz, C3, T3, A1 y
A2 de la configuración internacional 10-20. Los sujetos
permanecieron recostados en el interior de una cámara
anecoíca. La señal eléctrica se amplificó por un factor
de 80,000 en un sistema Grass y se filtró rechazando
950-7132-57-5 (c) 2001, Sociedad Cubana de Bioingeniería, artículo 00186
las frecuencias por debajo de 0.1 y por arriba de 300
Hz. Se digitalizó la señal filtrada y amplificada con una
tarjeta de conversión A/D de 12 bits, PCLab-818, con
una frecuencia de muestreo de 2000 Hz. Se adquirieron
100 épocas de un segundo y 2500 puntos cada una.
El análisis tanto en el tiempo como en la frecuencia se
realizó fuera de línea utilizando las utilerías de Matlab.
Para cada uno de los sujetos se adquirió y promedió
su actividad eléctrica en ausencia de estímulo, a la cuál
se le llamó estado basal y sirvió como referencia para
detectar la aparición de información atribuible al tono
ráfaga. En la figura 1 se muestra un diagrama a bloques
de la instrumentación utilizada en este trabajo.
amplitud de cresta a valle del pico más prominente. En
la figura 3 se muestran los resultados de este análisis,
observándose una disminución de la amplitud de la
señal a medida que la frecuencia de excitación
aumenta.
Fig. 3. Se muestra la variación de la amplitud de la respuesta
registrada en Cz contra la frecuencia de una señal de excitación de 60
dBHL.
El análisis en frecuencia del PEALL se obtuvo con
el estimador espectral de alta resolución de Burg. Se
implementó una ventana de visualización a partir de un
filtro pasa banda, con un ancho de banda de 40 Hz, que
se deslizó sobre el espectro de la respuesta en el
intervalo de 0 a 300 Hz, ubicando como zona de interés
el intervalo de 130 a 210 Hz. En la tabla 1 se muestra
el comportamiento de los componentes de la respuesta
al variar la frecuencia del estímulo ráfaga. En esta tabla
se muestran los resultados sobre el electrodo Cz.
Fig. 1. Diagrama a bloques de la instrumentación utilizada en este
trabajo.
3. RESULTADOS
Primeramente se hizo un análisis morfológico de
las señales obtenidas en cada uno de los electrodos,
observándose que el comportamiento entre ellos era
muy parecido teniéndose la señal de mayor amplitud en
Cz, por lo cual se decidió tomar la respuesta en este
electrodo para realizar el análisis en frecuencia (ver
figura 2).
Tabla 1
Contenido en frecuencia de la respuesta vs. frecuencia
del estímulo
Estímulo (Hz) Contenido en frecuencia (Hz)
250
200.0
500
158.4
1000
153.9
2000
155.9
4000
158.1
Valor promedio del contenido en frecuencia encontrado en la
respuesta de la población de sujetos, el cuál disminuye conforme
aumenta la frecuencia de estimulación, repuesta registrada en el
electrodo Cz.
La figura 4 muestra gráficamente los componentes
espectrales de la tabla 1, presentes en la respuesta en
función de la frecuencia de excitación.
Fig. 2. Respuesta a una excitación 4000 Hz @ 70 dBHL; la amplitud
de la respuesta es mayor en Cz, disminuyendo hacia los electrodos
temporales T3 y T4.
En el dominio del tiempo se analizó cómo variaba
la amplitud del PEALL en Cz, con respecto a la
frecuencia del estimulo. Para esto se consideró la
Fig. 4. Tendencia de los componentes espectrales en función de la
frecuencia de excitación. La frecuencia del componente espectral
identificado en la respuesta, disminuye conforme la frecuencia de la
señal de excitación aumenta.
De la gráfica de la figura 4 es posible establecer
una expresión que estime la frecuencia de la
componente espectral de la respuesta para una
frecuencia de excitación determinada, esta expresión se
muestra a continuación.
Fr = 3.1149 e − 11FE − 2.3529 e − 7 FE + 5.5694 e − 4 FE − 0.4901 FE + 291 .2635
4
3
2
5. CONCLUSIONES
donde:
Fr: Componente espectral de la respuesta.
FE: Frecuencia de la señal de excitación.
En la figura 5 se muestra el componente espectral
de la respuesta a un estímulo de 250 Hz, para una
intensidad de 40, 50, 60, 70 y 80 dBHL. En esta gráfica
se puede observar cómo la amplitud del componente
decrece a medida que la intensidad del estímulo
disminuye, este comportamiento también se observa en
el resto de las frecuencias de excitación.
10
10
10
10
10
10
Los componentes espectrales parecen ser la
contribución de la descarga de las fibras auditivas.
Debido a que la frecuencia de excitación de 250 Hz
está por debajo de la frecuencia máxima de disparo de
la fibra (400 Hz), el nervio auditivo exhibe un patrón
de descarga que sigue a la frecuencia de excitación,
mientras que para las frecuencias de excitación
mayores es menor este patrón de descarga.
7
6
La fácil identificación de los componentes
espectrales sugiere la posibilidad de emplear esta
metodología en tareas de discriminación de sonidos o
aún de palabras, con la consiguiente utilidad
diagnóstica. La determinación del intervalo de
frecuencias donde se localizan los componentes
espectrales de la respuesta así como la propuesta de
una ecuación con la cuál estimar ésta, sugiere un
camino que podría conducir a acercarse aún más a una
metodología que permita la realización de una prueba
objetiva para la determinación de los umbrales
auditivos a tonos puros.
AGRADECIMINETOS
5
Los autores agradecen a FOMES por el apoyo
económico recibido para la realización de este trabajo,
de acuerdo al convenio número 31490 clave P/FOMES
98-35-12.
4
3
REFERENCIAS
2
50
100
150
200
250
300H
z
Fig. 5. Componente espectral en 200 Hz en el PEALL para una
excitación de 250 Hz e intensidades de: 40dBHL (azul), 50 dBHL
(rojo), 60dBHL (verde), 70dBHL(cyan) y el estado basal (negro).
4. DISCUSIÓN
El PEALL acusa una disminución de amplitud
conforme la frecuencia de la señal de excitación
aumenta, resultado que confirma lo publicado por
Cohen en 1982 y Picton en 1987 [2] [7]. La mayor
amplitud del PEALL asociado a frecuencias bajas
puede deberse a la mayor movilidad de la membrana
basilar en su región apical [1].
[1] Allen J. “Coclear Signal Processing”. Physiology of the Ear, 243270, 1988.
[2] Cohen M. “Coronal Topography of the Middle Latency Auditory
Evoked Potentials (MLAEPs) in man”. Electroencephalography Clin.
Neurophysiol, 53, 231-236, 1982.
[3] Don M., Eggermont J.J. “Analysis of the click evoked brainsteam
potentials in men using high pass noise masking”. J. Acoustic. Soc.
Am.; 63, 1084-1092, 1978.
[4]Laukli E. “Highpass and notch noise masking in suprathereshold
brainsteam response audimetry”. Scandinavian Audiology, 12, 109115, 1983.
[5] McPherson D. Late Potentials of the Auditory System. Singular
Publishing Group, 1997.
[6] Panted V., Panted M. “Derived brainstem response by means of
pure tone masking”. Scandinavian Audiology, 11, 15-22, 1982.
[7] Picton T.W., Vassar J. “Reability Estimates for Steady-State
Evoked Potentials”. Electroencephalography Clin. Neurophysiol. 68,
119-131, 1987.
[8] Pratt H., Ben-Yitzhak E., Attias J., “Auditory brainstem evoked
potential by clicks in notch filtered masking noise: Audiological
relevants”.
Audiology,
23,380-387,1984.
AUDITORY EVOKED POTENTIAL: LOW FREQUENCY
RESPONSE TO BURST TONES THE LONG DURATION
ABSTRACT
The propose of this work is to determine the time and frequency characteristics of the Long Latency Auditory
Evoked Potential (LLAEP) in response to a burst tone. The stimulation lasts one second including 10 msec of
attack/release time and frequency between 250 and 4000 Hz. The LLAEP was recorded in a contralateral
mode for five different positions located on the A1-A2 line, according to the 10-20 system, and using the
contralateral mastoid as reference electrode. Twenty normal hearing subjects were studied, with auditory
thresholds less than 30 dBHL. The results show an inversely proportional decreasing of the amplitude of the
response with the frequency of the stimulus; also an increasing of activity of the response in the vicinity of
200 Hz was observed when the lowest stimulation frequency is used. This activity peak shows a shifting
toward low frequency upon increasing the frequency of the stimulus. We propose a forth order expression that
describes this behavior. In this way is possible to predict which will be the frequency of the activity peak
according with the frequency of the burst stimulus.