Electrophysiologic correlates of direction and elevation cues for sound localization in the human brainstem: Correlaciones electrofisiológicas en las claves de dirección y elevación para la localizatión del sonido en el tallo cerebral humano

Abstract

Our objective was to study the effects of sound source direction and elevation on human brainstem electrical activity associated with sound localization. The subjects comprised 15 normal-hearing and symmetrically hearing adults. Auditory brainstem evoked potentials (ABEPs) were recorded from three channels, in response to alternating-polarity clicks, presented at a rate of 21.1/s, at nine virtual spatial locations with different direction and elevation attributes. Equivalent dipoles of the binaural interaction components (BICs) of ABEPs were derived by subtracting the response to binaural clicks at each spatial location from the algebraic sum of monaural responses to stimulation of each ear in turn. The BICs included two major components corresponding in latency to the vertex—neck-recorded components V and VI of ABEP. A significant decrease of the first BICs equivalent dipole magnitude was observed for clicks in the horizontal frontal position (no elevation) in the midsagittal plane, and for clicks in the left—horizontal (no elevation) and right diagonally above the head (medium elevation) positions in the coronal plane, compared to clicks positioned directly above the head. Significant effects on equivalent dipole latencies of this component were found for front-back positions in the midsagittal plane and left-right positions in the coronal plane, compared to clicks positioned directly above the head. The most remarkable finding was a significant change in equivalent dipole orientations across stimulus conditions. We conclude that the changes in BIC equivalent dipole latency, amplitude and orientation across stimulus conditions reflect differences in the distribution of binaural pontine activity evoked by sounds in different spatial locations.

Nuestro objetivo fue estudiar los efectos de la dirección y la elevación de la fuente sonora sobre la actividad eléctrica del tallo cerebral humano asociados a la localización del sonido. Se estudiaron 15 adultos con audición normal y simétrica. Se registraron potenciales evocados auditivos del tallo cerebral (ABEPs) en tres canales, en respuestas a clicks de polaridad alternante, presentados a una tasa de 21.2/seg, en nueve localizaciones espaciales virtuales, con diferentes atributos de dirección y elevación. Se derivaron dipolos equivalentcs de los componentes de interacción binaural (BICs) de los ABEPs, restando la respuesta a los clicks binaurales en cada localización espacial, de la suma algebraica de las respuestas monoanrales a la estimulación de cada oido. Los BICs incluyeron dos componentes mayores, correspondientes en latencia a los componentes V y VI de los ABEPs registrados en la derivación vertex-cuello. Se observó una disminución significativa en la magnitud del primer dipolo equivalente de los BICs, cuando en el piano medio sagital se utilizaron clicks en la posición horizontal-frontal (sin elevación), y para clicks en el piano horizontal izquierdo (sin elevación) y en la posición derecha diagonal (elevación media), en el piano coronal, comparada con clicks colocados directamente por encima de la cabcza. Se encontraron efectos significativos sobre las latencies de los dipolos equivalentes dc este componente en las posiciones de-frentc-atrás en el piano medio-sagital y en las posiciones izquierda-derecha en el piano coronal, comparados con clicks presentados directamente por encima de la cabeza. El hallazgo más importante fue un cambio significativo en la orientación de los dipolos equivalentes en las diversas condiciones del estímulo. Concluimos que los cambios en latencia, amplitud y orientación en los dipolos equivalentes de los BICs, en las diferentes condiciones de estimulo, reflejan diferencias en la distribución de la actividad protuberancial binaural evocada por sonidos en diferentes localizaciones espaciales.

Key Words:

• Auditory brainstem evoked
• potentials
• Binaural interaction
• Equivalent dipole
• Hearing