How can near infrared spectroscopy be informative about the brain activation of children using a hearing implant? Preliminary case-control findings

TL;DR

This study explores how near-infrared spectroscopy can track brain development in children with cochlear implants, showing similar brain activity to hearing children.

Contribution

The study demonstrates that fNIRS can detect cortical maturation in implanted children, aligning with auditory and language improvements.

Findings

No statistical differences in cortical activation between implanted children and hearing children of the same hearing age.

Improvement in auditory perception and language performance was observed after cochlear implant use.

fNIRS is a promising tool for tracking cortical changes in children with and without implants.

Abstract

The auditory rehabilitation mechanism with cochlear implants can activate specific cortical regions of the brain similar to those of hearing people. Near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging tool that makes it possible to evaluate the cortical development of implanted children. Objective: To investigate the molecular imaging response, reflected by difference in cortical oxygenation, in a deaf child with a cochlear implant compared to hearing children, observe and report auditory performance verifying correspondence with fNIRS findings. Methods: Comparative case study using the fNIRS technique to evaluate the child's cortical activation on the day of device activation with three hearing children of the same hearing age. The recorded data was processed with Brainstorm software and statistical analysis was performed with the Power F test in relation to the baseline and the Permutation test for comparison. Longitudinal analysis of the implanted child's audiological data was carried out, as well as auditory perception and language questionnaires. Results: No statistical differences were found between cortical activation of the implanted child and hearing children of the same hearing age. An improvement in the child's auditory perception and language performance can be observed after using the implant. Conclusion: The evolution of auditory responses was observed, showing cortical maturation after activation of the cochlear implant seen in the molecular image, concomitantly with the use of hearing aids and speech therapy. It was observed that fNIRS is a neuroimaging technique capable of recording cortical changes in children with and without implants, being a promising tool.

A reabilitação auditiva com o implante coclear pode ativar regiões corticais específicas do cérebro semelhantes àquelas de pessoas ouvintes. A espectroscopia de luz no infravermelho próximo (fNIRS), uma ferramenta de neuroimagem, possibilita avaliar o desenvolvimento cortical de crianças implantadas. Objetivo: investigar a resposta de imagem molecular, refletida pela diferença de oxigenação cortical, em uma criança surda com implante coclear em comparação com crianças ouvintes de mesma idade auditiva, observar e relatar o desempenho auditivo verificando a correspondência entre o desempenho da percepção auditiva sensorial da fala usando a fNIRS. Métodos: Estudo de caso comparativo com o uso da técnica fNIRS para avaliar a ativação cortical da criança no dia da ativação do dispositivo com três crianças ouvintes de mesma idade auditiva. Os dados registrados foram processados em Brainstorm e a análise estatística foi realizada com Power F em relação à linha de base e o teste Permutation para comparação. Realizada a análise longitudinal dos dados audiológicos da criança implantada, questionários de percepção auditiva e de linguagem. Resultados: Não foram encontradas diferenças estatísticas entre ativação cortical da criança implantada com crianças ouvintes de mesma idade auditiva. Pode-se observar melhora do desempenho da percepção auditiva e da linguagem da criança após uso do implante. Conclusão: Observou-se a evolução das respostas auditivas evidenciando a maturação cortical após a ativação do implante coclear visto na imagem molecular, concomitante ao uso do AASI e à fonoterapia. A fNIRS é capaz de registrar mudanças corticais em crianças com e sem implante, sendo uma ferramenta promissora.

Figures