Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2023

Cochlear implants can bring the experience of sound to those with hearing loss, but results may vary – here’s why

0

Cochlear implants are among the most successful neural prostheses on the market. These artificial ears have allowed nearly 1 million people globally with severe to profound hearing loss to either regain access to the sounds around them or experience the sense of hearing for the first time.

However, the effectiveness of cochlear implants varies greatly across users because of a range of factors, such as hearing loss duration and age at implantation. Children who receive implants at a younger age may may be able to acquire auditory skills similar to their peers with natural hearing.

I am a researcher studying pitch perception with cochlear implants. Understanding the mechanics of this technology and its limitations can help lead to potential new developments and improvements in the future.

How does a cochlear implant work?

In fully-functional hearing, sound waves enter the ear canal and are converted into neural impulses as they move through hairlike sensory cells in the cochlea, or inner ear. These neural signals then travel through the auditory nerve behind the cochlea to the central auditory areas of the brain, resulting in a perception of sound.

People with severe to profound hearing loss often have damaged or missing sensory cells and are unable to convert sound waves into electrical signals. Cochlear implants bypass these hairlike cells by directly stimulating the auditory nerve with electrical pulses.

Sound travels through the ear canal and is converted by hair cells in the cochlea into electrical signals that enter the brain. ttsz/iStock via Getty Images Plus

Cochlear implants consist of an external part wrapped behind the ear and an internal part implanted under the skin.

The external unit, which includes a microphone, signal processor and transmitter, picks up and processes sound waves from the environment. It divides sounds into different frequency bands, which are like different channels on a radio, with each band representing a specific range of frequencies within an overall spectrum of sound. It also extracts information about amplitude, or loudness, from each frequency band.

It then transmits that information to the receiver in the internal unit implanted in the cochlea. The electrodes of the internal unit directly stimulate the auditory nerve with electrical pulses based on amplitude information. Electrodes at the base of the cochlea transmit electrical signals containing high-frequency auditory information while electrodes at the top transmit electrical signals containing low-frequency information to the brain, mimicking the frequency analysis in a fully-functioning ear.

Where cochlear implants fall short

While people with cochlear implants are able to detect sounds and perceive speech in quiet environments reasonably well, they often have great difficulty understanding speech in noisy environments, enjoying music and localizing sounds, that is, figuring out which direction a sound is coming from.

Cochlear implants are fundamentally limited by their poor ability to tell the difference between sound frequencies and transmit rapid variations in sound amplitude over time. For example, current cochlear implant systems use only 12 to 22 electrodes to stimulate surviving auditory nerve fibers, whereas natural hearing has 30,000 auditory nerve fibers to encode detailed information about incoming sounds. Furthermore, electrode stimulation inside the cochlea excites a large group of auditory nerve fibers without much precision.

These factors result in poor frequency resolution. Picture it like painting with a thick brush that can show only an overall shape without the fine details, or only blurry details.

The hearing experience from cochlear implants differs from that of natural hearing.

Why cochlear implants work better for some

It remains difficult to accurately predict the performance of cochlear implants for each user.

There are a variety of factors that can affect the number of healthy auditory nerve fibers available to transmit acoustic information to the brain. Cochlear implant users with better survival of their auditory nerve fibers may have improved frequency and timing representations of sounds represented by electrical stimulation, which can lead to better speech and pitch perception.

Neural health is not the only factor that contributes to variability in cochlear implant effectiveness. One 2012 study of 2,251 cochlear implant users found that speech recognition varied greatly, and only 22% of the difference could be explained by clinical factors like length of experience with the implant and cause of hearing loss. Furthermore, it is challenging to directly assess the effects of neural survival on the performance of cochlear implants. This suggests that other factors also play a role in determining the success of speech recognition with cochlear implants.

For instance, research has found that cognitive skills like working memory can influence the extent to which a person can understand speech after implantation. Cochlear implants increase cognitive load, or the amount of mental effort required to perform a task, as the sound quality users hear is often lower than that of natural hearing. Aging may also negatively affect cognitive processing skills, including attention deficits and slower processing speed on listening tasks.

Furthermore, most of the implant’s electrode arrays don’t reach the top of the cochlea where low-frequency information is conveyed in natural hearing. This leads to mismatches between the frequencies conveyed by the implant and those of natural hearing, resulting in reduced sound quality.

The effectiveness of cochlear implants varies based on a number of factors. Elizabeth Hoffmann/iStock via Getty Images Plus

Improving cochlear implants

Scientists are investigating a number of potential ways to improve the effectiveness of cochlear implants.

Hearing sound through electrical stimulation is a new experience for those used to hearing without an implant. Auditory training exercises can help familiarize users with this new form of hearing and may even enhance overall speech and music perception. However, even with training, conventional cochlear implants may not fully replicate the rich experience of natural hearing.

Researchers are studying the potential use of light beams instead of electrical pulses to obtain better frequency resolution. This is done by genetically modifying the auditory nerve fibers to make them sensitive to light. Because light beams are able to more selectively stimulate auditory neurons compared to electrical pulses, this tactic may result in more precise frequency information. The research team behind this approach aims to start clinical trails in 2026.

Another approach involves inserting electrodes directly into auditory nerve fibers instead of the cochlea. By increasing the number of available electrodes, this strategy may enhance the sound frequency and timing information of the implant, and improve speech understanding in noisy environments and music perception.

Lastly, another development uses magnetic stimulation to transmit acoustic information via small, implantable microcoils. This approach allows for finer stimulation patterns than the widespread electrical activation of traditional electrodes, potentially leading to more precise sounds representation.

Research on new technologies may provide solutions to further improve the hearing experience for those struggling with hearing loss.

Niyazi Arslan, Ph.D. Candidate in Speech and Hearing Science, Arizona State University

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.








Московский фестиваль моды и роста «Зеленый подиум» состоится в четвёртый раз

Секреты прошлого загородного комплекса «Тропикана Парк»

Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!

Секреты прошлого загородного комплекса «Тропикана Парк»


American firms in China report record-low new investment plans for 2025, and doubts about their profitability

OpenAI warns that its new ChatGPT Agent has the ability to aid dangerous bioweapon development

The anti-DEI movement has a new ally: The FCC

Jerome Powell is gaining some key backing on Capitol Hill from GOP senators


Камышница.

В Белгороде две пьяные компании устроили кровавую драку из-за откровенного купальника

Дивеево ..

Человек против нейросети — суд впервые вернул работу уволенной сотруднице


The origin of 'AI Appreciation Day' isn't what you think: It was started by an Elon Musk admirer who camped outside of SpaceX Starbase for a year hoping to talk to the billionaire about AI regulation

В Pokémon TCG Pocket обновится система торговли карточками

В демоверсию Silver Palace можно будет поиграть 3 августа в Китае

As the Nintendo eShop fails to protect from 'eslop', indie devs reflect on how it affects their work and why Steam is just better: 'Their algorithm will more or less naturally bury AI slop'



Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками

Гафин поделился ожиданиями от встречи "Динамо" с "Балтикой" в РПЛ.

Московское «Динамо» потеряло очки в первом матче сезона с новичком РПЛ

Правительство разъяснило порядок выплат утильсбора.


Рост заболеваемости менингококковой инфекцией в России: как распознать опасные симптомы и предотвратить развитие

«Июльские ночи»: москвичам рассказали о погоде в столице на следующей неделе

Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками

Слуцкий высказался о новых санкциях, введённых против России.


Глава азербайджанской диаспоры Подмосковья заявил о ее роспуске после его депортации

Массовое ДТП парализовало движение на Лужнецкой эстакаде

«Ошеломляющий результат»: в World Aquatics восхитились победой Мальцева

Поезда в Крым опаздывают на 10 часов: что происходит на маршруте


Рублев пробился в полуфинал турнира в Лос-Кабосе.

Александрова покинула турнир в Гамбурге, не дойдя до полуфинала.

Александрова пробилась в 1/4 финала турнира в Гамбурге

Пройдёт ли россиянка в полуфинал турнира в Гамбурге? Александрова — Бондарь: прогноз и ставка


В спартакиаде «Моспром-2025» примут участие 260 столичных предприятий

Массовое ДТП парализовало движение на Лужнецкой эстакаде

Впервые за 20 лет в Сенгилее причалил прогулочный теплоход

Фернандес: «Динамо» в матче с «Балтикой» не добилось, чего хотело


Музыкальные новости

«Путь к вершинам»: вдохновляющий проект для детей и подростков с ограниченными возможностями здоровья в Приэльбрусье

Лазарев и Басков устроили народный кастинг в «Ну-ка, все вместе!»

«Гаденыш как в воду канул»: Юрия Лозу обманули мошенники

Мультфильм «Доктор Динозавров» – на VK Fest 2025 в Москве


Гафин поделился ожиданиями от встречи "Динамо" с "Балтикой" в РПЛ.

Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками

Правительство разъяснило порядок выплат утильсбора.

Слуцкий высказался о новых санкциях, введённых против России.


«Путь к вершинам»: вдохновляющий проект для детей и подростков с ограниченными возможностями здоровья в Приэльбрусье

ГК «Паритет» и ГК «Экоплант» вместе создадут зеленое будущее

Над Россией сбили 71 беспилотник ВСУ

Суд признал долг Елены Блиновской перед Сбером по кредиту в 13 млн рублей на ресторан в Красноярске


В Москве на внешней стороне ТТК массовая авария затруднила движение автомобилей

Правительство разъяснило порядок выплат утильсбора.

Новые изменения в правилах дорожного движения от правительства

Несколько автомобилей столкнулись на Хорошевской эстакаде


Путин отметил уникальный талант актера Василия Ливанова

В Кремле прокомментировали информацию о возможной встрече Путина и Трампа в КНР

Маршрут от Ноябрьска до Москвы на автомобиле станет короче

Путин отметил "Триколор" как одного из ведущих игроков в сфере спутниковой связи.


Ситуация в медицине в России: преодоление новых вызовов хуже, чем во время COVID-19.



Не будущее, а настоящее: роботизированное эндопротезирование сустава впервые провели в Ставропольском крае

Проверь здоровье: диспансеризацию можно пройти в парках Москвы и Подмосковья

Собянин: ГКБ № 52 получила статус клинического научно-исследовательского центра

Форум массажных технологий и Международный чемпионат по массажу соберут более 1500 участников в Москве


Все получат по заслугам. Россия заявила о праве бить по странам, которые помогают Киеву. Свежая сводка с фронтов СВО от военкоров

"Неприятно об этом говорить": Кличко сделал заявление о Зеленском

Раскрыта роль Зеленского в убийстве полковника СБУ Воронича в Киеве

В Киеве пожаловались, что Европа не хочет отдать им российские активы


"Динамо" и "Балтика" сыграли вничью в матче-открытии нового сезона РПЛ

Московское «Динамо» потеряло очки в первом матче сезона с новичком РПЛ

Как 45 лет назад Москва стала столицей XXII летних Олимпийских игр

Гафин поделился ожиданиями от встречи "Динамо" с "Балтикой" в РПЛ.


Лукашенко жестко поставил задачу по уборке урожая со словами «умри, но сделай»

Лукашенко потребовал от чиновников «не потерять картофель»

Лукашенко настоятельно призвал жестко остановить воровство в аграрной сфере.

Лукашенко поручил милиции разобраться «на всю катушку» с кражами в хозяйствах


Собянин: Московский скоростной диаметр будет соединен с Курганской улицей

Собянин: ГКБ № 52 получила статус клинического научно-исследовательского центра

Собянин: Первый участок Рублево-Архангельской линии метро полностью пройден

Сергей Собянин сообщил о планах расширения сети летних лагерей для подростков


Подросших ежей можно встретить в июле в Москве

США планируют уменьшить количество сотрудников в агентстве по охране окружающей среды.

Ликсутов: Москва представит 5 зон на форуме «Территория будущего. Москва 2030»

Вильфанд: тропические ливни в Москве связаны с изменением климата


Глава азербайджанской диаспоры Подмосковья заявил о ее роспуске после его депортации

Мальта резко сократила выдачу виз россиянам

Юные «активные граждане» Москвы поучаствуют в тематической книжной викторине

Гадюка укусила дачницу в Подмосковье


Прокуратура подсчитала риски нацпроектов в Архангельской области

Владимир Ефимов: На станции «Рублево-Архангельское» стартовали монолитные работы

Архангельская область - не самое перспективное место для трудоустройства

Собянин: Первый участок Рублево-Архангельской линии метро полностью пройден


"Гранд сервис экспресс" сообщил о задержках 12 поездов в Крым

Уважаемые пассажиры!. Сегодня в пути следования задерживаются поезда

Ректор КФУ Владимир Курьянов попал под санкции Евросоюза

Традиции народов Марокко и Мавритании в пересказе российского путешественника


Впервые за 20 лет в Сенгилее причалил прогулочный теплоход

Юные «активные граждане» Москвы поучаствуют в тематической книжной викторине

Глава азербайджанской диаспоры Подмосковья заявил о ее роспуске после его депортации

Массовое ДТП парализовало движение на Лужнецкой эстакаде














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *