Forschung & Entwicklung

Künstliches Hören durch Licht

Eine verbesserte Frequenzauflösung künstlichen Hörens durch optische Stimulation des Innenohrs lässt hoffen, das Hörvermögen von Schwerhörigen besser wiederherzustellen.

Musik genießen, Melodien erkennen oder das Zuhören in einer Umgebung mit vielen Hintergrundgeräuschen – das ist immer noch schwierig für Menschen, die beim Hören auf Hörprothesen, sogenannte Cochlea-Implantate, angewiesen sind. Göttinger Forscher konnten jetzt nachweisen, dass sich die Qualität des künstlichen Hörens maßgeblich verbessern ließe, wenn die Hörbahn mittels Licht statt mit elektrischem Strom stimuliert wird.

Wissenschaftler um Professor Tobias Moser, Direktor des Institutes für Auditorische Neurowissenschaften an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) sowie Leiter der Forschungsgruppe Auditorische Neurowissenschaften und Optogenetik am Deutschen Primatenzentrum – Leibniz-Institut für Primatenforschung (DPZ), haben in einer kürzlich veröffentlichten Studie das Auflösungsvermögen für Tonhöhen beim natürlichen sowie künstlichen Hören gemessen und bestimmt. Dabei verglichen sie die in Göttingen entwickelte Anregung des Hörnervs mittels Licht (optogenetische Anregung) mit natürlichem Hören und dem Hören mithilfe des etablierten elektrischen Cochlea-Implantats im Tiermodell. Über die Untersuchung der Nervenaktivität im Mittelhirn gewannen die Wissenschaftler vergleichbare Daten über das Auflösungsvermögen für Tonhöhen (Frequenz) bei akustischem, optischem und elektrischem Hören.

Die Wissenschaftler des Göttingen Campus kommen in ihrer Studie zu dem Ergebnis, dass die künstliche Anregung der Hörbahn mittels Licht eine wesentlich höhere Auflösung als die Anregung mittels Strom ermöglicht. „Unsere Ergebnisse zeigen erstmals, dass die Frequenzauflösung optogenetischer Stimulation des Hörnervs in feineren Stufen erfolgen kann, als mit der bisher in der Klinik verwendeten elektrischen Stimulation in Cochlea-Implantaten erreicht wird“, sagt Alexander Dieter, Doktorand am Institut für Auditorische Neurowissenschaften der UMG. Bei niedrigen Anregungsintensitäten war die Tonhöhenauflösung ihren Untersuchungen zufolge sogar so gut wie beim natürlichen Hören.

„Ein logischer nächster Schritt ist für uns nun, die Stimulation auf mehr Kanäle zu erweitern. In den bisherigen Untersuchungen haben wir die Einkanalstimulation eingesetzt. Nun wollen wir mittels Mikroleuchtdioden-Arrays über mehrere Kanäle stimulieren“, sagt Dr. Marcus Jeschke, Nachwuchsgruppenleiter am DPZ und am Institut für Auditorische Neurowissenschaften der UMG. So soll untersucht werden, ob die Aktivierungen nahe beieinander liegender LEDs unterschieden werden können und wie und ob die Aktivierungen der einzelnen LEDs interagieren. Wenn künftige Tierversuche die Ergebnisse bestätigen, und die Biosicherheit der Technologie nachgewiesen wird, haben die Forscher Hoffnung, dass optische Cochlea-Implantate künftig auch bei Menschen eingesetzt werden können, um das Hörvermögen von Schwerhörigen besser wiederherzustellen.

Die vorklinische Forschung wurde durch das Projekt ‚OptoHear‘ des Europäischen Forschungsrats (ERC) gefördert.

von mn

Originalveröffentlichung:

[A. Dieter, C. J. Duque-Afonso, V. Rankovic, M. Jeschke, T. Moser, Near physiological spectral selectivity of cochlear optogenetics, Nat. Commun. 10 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-09980-7]

www.innerearlab.uni-goettingen.de

www.dpz.eu

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