ArchivDeutsches Ärzteblatt4/2015Hörprothese: Licht statt Strom zur Stimulation nutzen

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Hörprothese: Licht statt Strom zur Stimulation nutzen

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Funktionsweise des Cochlea-Implantats: Oben: Elektrisches Implantat in der Hörschnecke mit zwölf Elektrodenkontakten, von denen sich der Strom weit ausbreitet. Unten: Künftiges optisches Implantat mit dutzenden Mikroleuchtdioden, deren Licht auf die Nervenzellen in der Mitte der Hörschnecke fokussiert wird. Grafiken: umg
Funktionsweise des Cochlea-Implantats: Oben: Elektrisches Implantat in der Hörschnecke mit zwölf Elektrodenkontakten, von denen sich der Strom weit ausbreitet. Unten: Künftiges optisches Implantat mit dutzenden Mikroleuchtdioden, deren Licht auf die Nervenzellen in der Mitte der Hörschnecke fokussiert wird. Grafiken: umg

Wenn Hörgeräte nicht mehr helfen, können Cochlea-Implantate (CI) die Nervenzellen der Hörschnecke direkt elektrisch stimulieren. Allerdings kann der Implantatträger Tonhöhen und Lautstärke mit bisherigen CI nur sehr begrenzt unterscheiden. Der Grund: Durch die massive Ausbreitung des elektrischen Stroms von jedem Elektrodenkontakt werden stets sehr viele Hör-Nervenzellen gleichzeitig stimuliert. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Prof. Dr. med. Tobias Moser, Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde der Universitätsmedizin Göttingen, hat in einem Projekt innerhalb des Göttinger Fokus für Neurotechnologie einen neuen Weg erprobt. Die Idee: Wird Licht anstelle von Strom zur Stimulation verwendet, kann das oben geschilderte Problem möglicherweise gelöst werden.

Diese Erwartung bestätigen erste Ergebnisse, die das Forscherteam mit Licht als Stimulans zum Hören in Untersuchungen an Nagetieren gewonnen hat. Für ihre Untersuchungen setzten die Forscher erstmals das in Deutschland entwickelte Verfahren der Optogenetik ein. Dabei werden lichtempfindliche Signalproteine als „Lichtschalter“ genetisch in Zellen eingebaut. „Weil Licht besser fokussierbar ist, könnten dann entlang der Hörschnecke viele unabhängige Stimulationskanäle genutzt werden. Diese Innovation verspricht eine fundamentale Verbesserung bei der Unterscheidung von Tonhöhe und Lautstärke“, erläuterte Moser.

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Um die Nervenzellen der Hörschnecke mit Licht aktivieren zu können, wurden zunächst die lichtgesteuerte Ionenpore Kanalrhodopsin in die Nervenzellen der Hörschnecke von Mäusen und Ratten eingebaut. Dabei kommen auch virale Genfähren zum Einsatz, die in der Gentherapie beim Menschen eingesetzt werden. Zusätzlich müssen Mikroleuchtdioden oder lasergekoppelte Mikroglasfasern mikrochirurgisch in die Hörschnecke implantiert werden.

Die optogenetische Aktivierung ist nach Angaben der Forscher gelungen. Im Versuch werden sie als Nervenimpulse einzelner Hörnervenzellen oder als Summenpotenziale der Hörbahn registriert. Mittels optogenetisch evozierter Potenziale lässt sich eine Aktivierung der Hörbahn auch in Mausmodellen der menschlichen Schwerhörigkeit nachweisen. Außerdem gelang den Forschern auch eine erste Abschätzung der Frequenzselektivität von optogenetischer Stimulation im Vergleich mit elektrischer Anregung: Bei der Stimulation mit Licht zeigte sich eine feinere Frequenzauflösung, das heißt, der aktivierte Bereich der Hörschnecke war bei Reizung mit Licht kleiner als bei der Stimulation mit elektrischem Strom.

Derzeit arbeiten Kooperationspartner vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Angewandte Physik und der Universität Freiburg im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „Lichthören“ an optischen Multikanalimplantaten mit mehr als hundert Mikroleuchtdioden. Informationen: www.innerearlab.uni-goettingen.de EB

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