Ao longo dos anos, os pesquisadores buscaram entender e quantificar a dispersão temporal da onda sonora ao viajar pela cóclea, a partir da construção de modelos matemáticos que descrevessem esse atraso temporal, para a partir daí, desenhar novos estímulos que compensassem esse atraso. Assim, os primeiros modelos de representação do atraso da onda viajante tomaram como base equações que consideravam as propriedades mecânicas da cóclea (de Boer, 1980; Shore, Nuttal 1985). Os estudos posteriores basearam-se em registros de PEATE por frequência específica para construção de equações que representassem o atraso temporal ( Neely et al., 1988), bem como equações baseadas nas emissões otoacústicas ( Shera, Guinan 2000) e em bandas derivadas da latência do registro do PEATE ( Elberlin, Don 2008).
Esses diferentes modelos de compensação foram desenvolvidos tomando como base os resultados de estudos que procuraram determinar o tempo de viagem da onda sonora pela cóclea. Por conseguinte, esses estudos se utilizaram de diferentes métodos para determinar o tempo de atraso da onda viajante na cóclea; entre eles, métodos psicoacústicos (Bèkèsy,1933), métodos eletrococleográficos que analisam o Potencial de Ação Composto (Elberling, 1974), métodos que consideram as latências de banda derivada do PEATE (Don, Eggermont 1978; Eggermont et al., 1991), e aqueles baseados nas emissões otoacústicas (Kimberley et al.,1993, Eggermont et al., 1996).
No registro dos potenciais evocados auditivos, a compensação do atraso temporal da onda sonora na membrana basilar pode ser realizada utilizando dois métodos diferentes: a compensação realizada após o registro
do PEATE, ou “fora” da cóclea, e a compensação a partir da modificação do “desenho” do estímulo utilizado, ou seja, a compensação do atraso da onda sonora antes do registro do PEATE ou “dentro” da cóclea (Dau et al., 2000).
Em 1994, Don e Elberling, procurando demonstrar a eficácia de esquemas de ponderação (mediação) das respostas evocadas com base em estimativas do ruído de fundo fisiológico (utilizando os princípios de estimação Bayesiana), desenvolveram uma técnica para compensar o tempo de viagem do som “fora” da cóclea, ou seja, após o registro do PEATE. Essa técnica, denominada técnica de banda derivada1, usa a subtração da resposta evocada pelo clique sem mascaramento e de cinco diferentes respostas registradas com mascaramento passa-alto, para obter cinco respostas auditivas de banda derivada que refletem a contribuição neural de cinco diferentes regiões por banda de oitava da cóclea.
Essa técnica ficou posteriormente conhecida como “Stacked ABR” e representa a soma da atividade neural gerada a partir de cinco regiões da cóclea, evocadas por um clique com mascaramento de ruído rosa e filtro passa alto (Don, 2005). O Stacked ABR é, em resumo, uma técnica que consiste em alinhar temporalmente os picos das ondas V das respostas de banda derivada de cinco regiões da cóclea, somando-as em seguida. O alinhamento das respostas auditivas de bandas derivadas elimina o cancelamento de fase das frequências baixas e o resultado é uma onda cuja amplitude representa a atividade de todas as regiões da cóclea, e não apenas das frequências altas (Don, 2005).
Já as mudanças no “desenho” dos componentes de frequência do estimulo acústico, é baseada em dois pontos principais: em modelos temporais da função coclear e em fórmulas matemáticas correspondentes (Kristensen, Elberling 2012).
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1 Uma resposta de banda derivada é produzida pela subtração da resposta para uma dada frequência de corte
passa-alto mascarante, da resposta de uma frequência de corte mascarante mais elevada, produzindo uma resposta correspondente a região delimitada pelas duas frequências de corte passa-alto mascarante. !
Assim, considerando as teorias mecânicas da membrana basilar, foram desenvolvidos muitos modelos para representar o atraso temporal do som na cóclea. Os principais modelos que influenciaram os estudos que serão discutidos na presente tese serão apresentados a seguir.
Entre os primeiros modelos desenvolvidos, está o modelo matemático exponencial de de Bôer (1980). Esse modelo tem como princípio a ideia de que a cóclea deve ser analisada considerando a rigidez e a massa, de maneira que, nas regiões controladas pela massa, as ondas sonoras são progressivamente atenuadas e a razão de atenuação é independente da frequência. A rigidez foi considerada como a principal responsável pela ocorrência da propagação da onda viajante na porção coclear. O autor considerou que os movimentos dos fluidos não contribuíam para o padrão mecânico de movimento na porção coclear. Assim, para a construção do seu modelo, de Boer assumiu que os fluidos dos canais da membrana basilar seriam incompreensíveis, e que os efeitos de viscosidade seriam negligenciados; e, portanto, que a membrana basilar e os fluidos operavam linearmente ( de Boer, 1980).
Neely et al. (1988), desenvolveram um modelo matemático para determinar o tempo de viagem da onda sonora na cóclea humana considerando as medidas das latências das Emissões Otoacústicas (EOA), obtidas no estudo de Norton e Neely (1987), e do PEATE, obtidas no estudo de Gorga et al. (1988), ambas evocadas por estímulos toneburst para intensidades fracas (25, 35, 45 e 55 dB NPS). Os autores assumiram que as latências da onda V do PEATE representavam a somação dos componentes de propagação mecânicos e neurais. Assumiram também que o componente neural era independente da frequência e da intensidade, ao contrário do componente mecânico. Além disso, interpretaram as EOA como um eco coclear com latência duas vezes maior que o tempo de viagem que cada componente de frequência do estímulo levava para alcançar seu local característico na cóclea. Interpretaram também que as EOA eram geradas mecanicamente dentro da cóclea.
Já em 1998, Don et al., pretendendo determinar o tempo de atraso da onda sonora em sua viagem pela cóclea, desenvolveram um modelo baseado nas latências de banda derivada do PEATE em resposta a cinco níveis de estimulação (23 a 63 dBnNA, a passos de 10 dB). Para isso, os autores levaram em consideração os processos mecânicos e fisiológicos da cóclea, do nervo auditivo e do tronco encefálico, o que incluía: (1) o tempo de transporte coclear, ou seja, o atraso desde a cóclea até o local de ativação da resposta (dependente do gênero e da frequência central-FC), (2) o acúmulo de tempo do filtro coclear – “colchlear filter build-up time”, ou seja, o tempo de resposta do filtro coclear no local da ativação (dependente da FC, do nível de estimulação e do grau da perda auditiva), (3) o atraso sináptico entre as células ciliadas internas e as fibras nervosas auditivas (considerado uma constante, ou seja, independente da FC, do nível de estimulação, do gênero e do grau da perda auditiva) e (4) o tempo de condução neural, incluindo qualquer atraso sináptico interveniente até o ponto no tronco encefálico que responde àquela ativação; ou seja, o tempo do intervalo interpico I-V (dependente do gênero). Consideraram, também, que o tempo de resposta coclear consistia de ambos os tempos de transporte coclear e do acúmulo de tempo do filtro coclear ( Don et al.,1998).
Segundo os autores, a estimativa do tempo de resposta por meio das medidas das latências de banda derivada do PEATE garantiria um diagnóstico não invasivo e permitiria um delineamento dos efeitos da patologia sobre os mecanismos cocleares subjacentes ( Don et al.,1998).
Elberling e Don (2010) desenvolveram um novo modelo de atraso em função da intensidade, baseado nas latências do PEATE obtidas em resposta a uma série de estímulos de frequência específica formados pela decomposição de um clique de banda larga. Essa abordagem foi chamada pelos autores de abordagem direta ou “ direct approach”. No entanto, para a construção de seu modelo, ao invés de utilizar o clique, utilizaram um chirp, denominado CE-Chirp®, desenvolvido a partir de um modelo de atraso
coclear baseado nas latências de banda derivada do PEATE, e utilizado anteriormente por Elberling e Don (2008). Esse novo modelo de atraso foi baseado, portanto, na abordagem direta que incorpora a influência do espalhamento da propagação da excitação e as mudanças no atraso cócleo- neural de acordo com a intensidade (Elberling, Don 2010).
O CE-Chirp® consiste em um sinal de banda larga que compensa o tempo de viagem na cóclea e utiliza as mesmas características de frequência do clique tradicional; no entanto, as frequências baixas do estímulo são apresentadas antes das frequências altas, de maneira que todas as frequências ativam, ao mesmo tempo, suas regiões correspondentes na membrana basilar. Já no estímulo clique tradicionalmente utilizado, as diferentes frequências são apresentadas ao mesmo tempo, ativando sequencialmente as regiões correspondentes na membrana. Portanto, a diferença entre esse estímulo e o estímulo clique tradicionalmente utilizado está no tempo de apresentação dos componentes de frequência baixos, médios e altos do estímulo (Elberling, Don 2010). A representação da ativação dos dois estímulos na cóclea é apresentada na figura 2 a seguir.
! Figura 2. Representação da apresentação do estímulo e da ativação na membrana basilar pela onda sonora com os estímulos clique e chirp
(Adaptado de http://interacoustics.com/eprise/main/_images/swf/click_vs_chirp.swf)
Acima foram apresentados os principais modelos desenvolvidos para representar o atraso da onda viajante e auxiliar na construção de estímulos que compensassem o atraso temporal da mesma na membrana basilar.
3.2 Potenciais Evocados Auditivos de Tronco Encefálico e sua