Funzionamento dell'impianto cocleare
Il suono proveniente dall'esterno viene captato dal microfono, convertito in segnale elettrico e inviato tramite un cordino al processore. Qui il segnale viene analizzato utilizzando diversi tipi di strategie.
La strategia analogica è caratterizzata dalla capacità di trasmettere agli elettrodi tutta l'informazione sonora ricevuta. Il vantaggio di tale codifica consiste nel convogliare un'informazione completa e quindi complessa, e presuppone pertanto che il numero delle fibre del nervo sia così elevato da essere in grado di riceverla. Sfortunatamente sappiamo che, nella maggior parte delle sordità profonde, le fibre del nervo acustico funzionalmente attive non superano il 20%, quindi troppo poche per essere in grado di ricevere e trasportare un messaggio complesso. Tale strategia viene solitamente riservata oggi ai rari casi in cui il numero delle fibre attive del nervo è molto alto.
La strategia digitale è la migliore quando l'integrità del nervo è molto compromessa, perché è in grado di trasmettere unicamente le caratteristiche fondamentali del segnale acustico. Per questo motivo il messaggio analogico proveniente dal microfono viene trasformato in digitale da un dispositivo presente nel processore.
Alcune strategie di elaborazione selezionano dal messaggio vocale la frequenza fondamentale (FO) e la frequenza/ampiezza della prima (F1) e della seconda (F2) formante; altre selezionano dallo stesso messaggio, con opportuni filtri, un numero più o meno elevato di bande frequenziali che vengono direttamente inviate ai vari gruppi di elettrodi. Alcuni processori poi sono in grado di offrire più strategie d'elaborazione, in modo da poter selezionare di volta in volta quella più idonea al singolo paziente. Così il processore SPECTRA 22 della Nucleus, accanto alla strategia di elaborazione MPEAK (Multi-Peak), che utilizza un metodo di estrazione delle formanti per analizzare il segnale acustico, associa la strategia SPEAK (Spectral-Peak), che si serve invece di un banco di filtri associato ad un rivelatore di massimi spettrali.
La strategia SPEAK è stata sviluppata per incrementare la quantità di informazioni da "passare" al nervo. Infatti le precedenti strategie di elaborazione del linguaggio si basavano sull'estrazione e sulla presentazione delle formanti ad un numero limitato di canali; la strategia SPEAK, utilizzando fino a 20 filtri che coprono una gamma frequenziale più alta e una cadenza di stimolazione variabile, riesce a trasmettere una quantità superiore di dati spettrali e temporali.
Anche il processore Sprint, abbinato all'impianto Nucleus 24, è programmato per funzionare con più strategie di codifica: la citata Speak, la CIS e l'ACE (Advanced Combination Encoders) la quale, accanto all'enfasi delle informazioni spettrali e temporali, utilizza fino a 22 siti di stimolazione.
Il processore Digisonic DX 10 della MXM utilizza un'analisi frequenziale attraverso la quale dal messaggio sonoro, grazie ad opportuni filtri, vengono selezionate 15 bande frequenziali che vengono poi successivamente trasmesse ad altrettanti elettrodi in modo molto flessibile: una singola banda frequenziale può essere trasmessa ad un solo elettrodo o a più elettrodi contemporaneamente.
La strategia CIS (strategia di codifica CIS, Continuous Interleaved Sampler), utilizzata dagli impianti Med-El, Clarion e Cochlear, rappresenta oggi una metodica d'avanguardia in cui il segnale digitale che arriva al processore è inviato ed analizzato da un banco di filtri passabanda indipendenti che elaborano le frequenze fra 150 Hz e 6000 Hz. E' quindi determinata l'energia relativa ad una data frequenza in quel preciso istante, alla quale viene poi associato un corrispondente valore in corrente di stimolazione compreso tra le soglie di minima e massima udibilità, precedentemente determinate durante la fase di fitting.
Quindi per ogni ciclo sono calcolati i valori di corrente di stimolazione da inviare ai rispettivi elettrodi cocleari che sono stimolati sequenzialmente.
L'alta velocità con cui questi elettrodi sono stimolati permette di ottenere una buona rappresentazione delle rapide variazioni temporali della relativa componente frequenziale.
La strategia CIS, quindi, grazie all'alta frequenza di stimolazione e alla possibilità di stimolare in modo sequenziale tutti gli elettrodi, si avvicina considerevolmente ad una chiocciola normale, la quale, una volta eseguita la risoluzione di frequenza, è in grado di trasferire alle strutture centrali anche informazioni relative alle variazioni temporali di una data componente.
Il segnale codificato dal processore, con le varie modalità che sono state descritte, è inviato all'antenna trasmittente esterna che lo irradia al ricevitore interno e da qui agli elettrodi.
Anche per quanto concerne gli elettrodi, non esiste una sola modalità di stimolazione. Sicuramente la più semplice è la stimolazione monopolare o " a terra comune" (Common Ground), in cui viene attivato di volta in volta un solo elettrodo, mentre tutti gli altri sono collegati tra loro per costituire un unico elettrodo di riferimento.
Con la stimolazione monopolare il flusso di corrente è più diffuso e quindi si avrà una minore specificità di stimolazione, ma offre il vantaggio di richiedere un quantitativo minore di energia per raggiungere la soglia, e di conseguenza i livelli, di conforto. Con caratteristiche opposte si presenta la stimolazione bipolare, ove l'elettrodo di massa è collocato subito dopo l'elettrodo attivo in direzione apicale. Questa configurazione, infatti, permette una stimolazione più specifica, ma richiede una corrente ben più elevata per raggiungere e mantenere i livelli di conforto. Se invece l'elettrodo di massa dista uno o due elettrodi da quello attivo, si parla di bipolare + 1 e bipolare + 2.
In ogni caso, il tipo di stimolazione ottimale dipende dall'energia richiesta per raggiungere la soglia e i livelli di conforto: tanto minore è la distanza tra elettrodo attivo e di massa, tanto maggiore sarà l'energia richiesta per raggiungere la soglia in quanto viene stimolata una partizione cocleare più ridotta.