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Fragestellung: Bei der Lautheitsintegration (LI) sinkt die Hörschwelle (THR) mit zunehmender Stimulusdauer bei konstanter Stimulationsrate [1]. Bei Normalhörenden (NH) verbessert sich der THR um 6,7 dB/Dek bis zu einer kritischen Dauer von 200 ms [2]. Wir haben LI-Kurven zwischen einem einzelnen Impuls (EP) und bis zu 1,5 s lagen Pulsfolgen bei 14 Stimulationsraten (100 pps – 25 kpps) in Cochlea-Implantat-Nutzern (CI) gemessen und unter identischen Stimulationsparametern simuliert.

Methoden: 17 Probanden mit MED-EL CIs (21 Ohren; w: 8, m: 9; Alter: Ø 55 J) nahmen an mehreren Studien teil. Stimuli wurden durch eine an MED-ELs MAXBOX angeschlossene Spule direkt an das Elektrodenarray geschickt. Der THR wurde von den Probanden viermal per Einregelverfahren bestimmt. Stimuli waren biphasische, kathodisch führende Pulsfolgen unterschiedlicher Dauer. Phasendauern variierten zwischen den Studien (15, 23,3 und 40 µs). Gemessen wurden LI-Kurven zwischen EP und 6 ms (7 Raten: 500 pps – 10 kpps, mittlere Elektrode E6), zwischen EP und 300 ms (1,5 und 18 kpps) und zwischen EP und 1,5 s (100 und 600 pps; 1,2 und 25 kpps), jeweils an einer apikalen und einer basalen Elektrode. LI-Kurven für 1,5 und 18 kpps wurden zusätzlich bei 60% des Dynamikbereichs (DR) und der maximal akzeptierten Lautstärke (MAL) gemessen. Messergebnisse wurden mit Simulationen einer Einzelfaser nahe E8 (Mitte–Basis) verglichen. Das Fasermodell basierte auf einem Multikompartiment-Hodgkin-Huxley-Modell. Stimuliert wurde mit E8; die Stromausbreitung basierte auf einem Volumen-Leitfähigkeitsmodell, erstellt auf Grundlage eines µCT-scans einer implantierten menschlichen Cochlea.

Ergebnisse: Ab 1 kpps nahmen die THRs mit zunehmender Stimulationsdauer ab. LI-Kurven wurden mit steigender Rate steiler und näherten sich dem Verlauf des NH Falles: -1,7 dB/Dek (100 pps), -3,6 dB/Dek (1,2 kpps) und -6,0 dB/Dek (25 kpps). LI war am THR am stärksten (-5,5 dB/Dek); LI-Kurven (18 kpps) waren bei 60% DR (-3,3 dB/Dek) und MAL (-3,1 dB/Dek) flacher. Kritische Dauern lagen zwischen 180 ms (100 pps) und 286 ms (25 kpps), vergleichbar zu NH. Simulationen ergaben eine THR-Reduktion ab 4 kpps, wobei der LI-Effekt nur innerhalb von 400 µs nach Stimulusbeginn auftrat. Mit steigender Rate wurden LI-Kurven steiler; die maximale THR-Reduktion (-3,8 dB bei 25 kpps) blieb jedoch deutlich unter den CI-Daten (-22,0 dB).

Schlussfolgerungen: Die CI-Daten zeigten LI ab 1 kpps. Die LI-Steilheit von CI-Nutzern kann durch die Rate graduell kontrolliert werden und nähert sich bei hohen Raten dem NH-Verlauf, obwohl die nichtlineare Kompression im Innenohr bei elektrischer Stimulation fehlt. Simulationen deuten darauf hin, dass LI in CI-Nutzern nur unmittelbar (< 1 ms) nach Stimulusbeginn durch Fazilitation erklärbar ist. Die LI in CI-Nutzern hält jedoch fast drei Größenordnungen länger an, was auf LI in höheren auditorischen Verarbeitungsstufen hinweist.

Literatur

[1] Donaldson GS, Viemeister NF, Nelson DA. Psychometric functions and temporal integration in electric hearing. J Acoust Soc Am. 1997 Jun;101(6):3706-21. DOI: 10.1121/1.418330
[2] Zwislocki JJ. Temporal summation of loudness: an analysis. J Acoust Soc Am. 1969 Aug;46(2):431-41. DOI: 10.1121/1.1911708