Desarrollo e implementación de un sistema avanzado de registro de potenciales evocados auditivos. Nuevas estrategias de estimulación a alta tasa

Abstract

Los potenciales evocados auditivos (AEP) representan la actividad nerviosa de diferentes secciones de las vías auditivas en respuesta a un estímulo. Los potenciales evocados auditivos del tronco cerebral (ABR) y los potenciales de latencia media (MLR) son AEPs utilizados en clínicas y centros de investigación de todo el mundo tanto para fines clínicos como de investigación. En esta tesis doctoral, se ha dise~nado, implementado y evaluado un sistema de registro de se~nales ABR y MLR exible, de alto rendimiento y de bajo coste, el cual resulta apropiado para propósitos de investigación. Además, esta tesis presenta nuevas estrategias de estimulación a alta tasa. Entre ellas, la técnica randomized stimulation and averaging (RSA) permite el registro de ABR y MLR a altas tasas de estimulación, superando limitaciones impuestas por la técnica convencional y presentando ciertas ventajas frente a otras técnicas de funcionalidad equivalente. RSA presenta, sin embargo, la limitación de que el jitter debe ser mayor que el periodo dominante del AEP registrado. La técnica iterative-randomized stimulation and averaging (I-RSA) mantiene las principales ventajas de RSA, suavizando considerablemente sus restricciones. El sistema desarrollado y las ventajas de RSA han permitido realizar por primera vez en seres humanos un estudio de los mecanismos rápidos y lentos de adaptación neuronal, obteniendo conclusiones consistentes con estudios realizados mediante experimentación animal. Finalmente, se ha desarrollado el procedimiento fitted parametric peaks (FPP), el cual permite evaluar de manera objetiva la calidad de se~nales ABR y la parametrización automática de sus principales componentes en términos de amplitud, latencia y anchura. En esta tesis doctoral se presenta la metodología seguida, la descripción de las técnicas y procedimientos desarrollados, los resultados obtenidos en los experimentos y la relevancia de las conclusiones de este trabajo.

Auditory evoked potentials (AEP) represent the nervous activity of diferent sections of the auditory pathway in response to a stimulus. Auditory brainstem response (ABR) and middle latency response (MLR) are AEPs used in clinics and research centers worldwide for both clinic and research purposes. In this doctoral thesis, a exible, high-performance and cost-eficient ABR and MLR recording system is designed, implemented and evaluated. This system is appropriate for research purposes. Additionally, this thesis presents new strategies in high-rate stimulation. The randomized stimulation and averaging (RSA) technique allows the recording of ABR and MLR signals at high stimulation rates, overcoming limitations imposed by the conventional stimulation technique and presenting certain advantages in comparison with other techniques of equivalent functionality. RSA presents, however, the limitation that the jitter must be greater than the dominant period of the AEP components. The iterative-randomized stimulation and averaging (I-RSA) technique maintains the main properties of RSA, while softening its constraints significantly. The AEP recording system and the advantages of RSA have allowed for the first time in humans the study of the fast and slow mechanisms of neural adaptation, obtaining conclusions consistent with previous animal studies. Finally, this thesis presents the fitted parametric peaks (FPP) procedure, which provides an automatic quality assessment of ABR signals and parameterization of its main components in terms of amplitude, latency and width. The experimental methodology, the description of the developed techniques and procedures, the results obtained in the experiments and the significance of the findings of this work are presented in detail in this doctoral thesis.