Taubheit-neu
Hören mit Licht
Cochlea-Implantate ermöglichen den meisten Anwendern, in ruhiger Umgebung Sprache zu verstehen. Allerdings leiden sie unter einer eineschränkten Qualität der Schallkodierung: Aufgrund der räumlich weiten Ausbreitung des elektrischen Stroms von jedem der Elektrodenkontakte aus zu viele auditorische Nervenzellen in der Umgebung des Kontakts gleichzeitig stimuliert werden (Abb. 1). Daher ist die Anzahl der unabhängigen Stimulationskanäle gering (typischerweise unter 10) und die Unterscheidung von Tonhöhe und Lautstärke beim Hören mit Cochlea-Implantaten eingeschränkt. Dies schränkt die Fähigkeit, Sprache im Hintergrundgeräusch zu verstehen, musikalischen Melodien zu folgen oder den emotionalen Tonfall in Sprache zu interpretieren, stark ein. Da sich Licht räumlich besser fokussieren lässt, könnte dieses grundsätzliche Problem überwunden werden, indem man Licht statt elektrischem Strom zur Stimulation der Neuronen verwendet. Jede Lichtquelle würde dann im Vergleich zum “elektrischen Hören” eine deutlich kleinere Gruppe von Zellen anregen (Abb. 1). Auf diese Weise könnten zukünftige optische Cochlea-Implantate die Schallinformation über 64 Stimulationskanäle mit mikroskaligen Lichtquellen übertragen. Dies verspricht eine deutliche Verbesserung der Unterscheidung von Tonhöhe und Lautstärke und damit einen Durchbruch bei der Wiederherstellung des Hörvermögens für hochgradig schwerhörige Menschen.
Abbildung 1: Schematische Darstellung der Funktion von Cochlea-Implantaten (Kleinlogel et al., Physiol Rev. 2020, modified)
Links: Aktuelles elektrisches Cochleaimplantat mit großer lateraler Ausbreitung der elektrischen Stimulation von jedem der 12 Elektrodenkontakte. Rechts: Zukünftiges optisches Implantat mit zahlreichen Emittern, deren Licht auf den Hörnerv fokussiert wird.
Das Ziel: Vom elektrischen zum optischen Cochlea-Implantat durch Optogenetik
Das in Entwicklung befindliche optische Cochlea-Implantat (oCI) nutzt die Optogenetik, um das Hörvermögen wiederherzustellen, indem wir über eine lokale Gentherapie lichtgesteuerte Ionenkanäle in den Hörnerv einbringen, um die direkte neuronale Stimulation durch Licht zu ermöglichen. Die Stimulation mit Licht lässt sich räumlich wesentlich besser begrenzen als die Stimulation der Zellen mit elektrischem Strom, wie sie in den zurzeit eingesetzten elektrischen CI verwendet wird.
Die Meilensteine bis hin zur klinischen Anwendung
Wo wir derzeit stehen: Das EKFZ OT arbeitet an vorklinischen oCI zur prinzipiellen Charakterisierung des optischen Hörens und an der Entwicklung des humanen Prototyps für die klinische Prüfung. Beim klinischen oCI können einige Komponenten des elektrischen Implantats genutzt werden, andere Komponenten wie der Wellenleiterbasierte optische Stimulator und die Schallkodierungsstrategie müssen aber neu entwickelt werden und nach den strengen Prüfregeln für aktive implantierbare Medizinprodukte zugelassen werden. Dabei sind Patientensicherheit und Langzeitstabilität, die auch unter widrigsten Bedingungen gegeben sein müssen, an
vorderster Stelle.
Weitere Information zum Institut für Auditorische Neurowissenschaften (IAN) und Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde der Universitätsmedizin Göttingen
Durch die optogenetische Stimulation soll die vorgenannte Einschränkung überwunden werden, da Licht räumlich gezielter eingesetzt werden kann und so genauer bestimmte Teile der Hörschnecke angeregt werden können. Dadurch können optische Cochlea-Implantate (oCI) eine größere Frequenzselektivität erreichen und so den Höreindruck wesentlich verbessern.
Dies lässt auf einen weiteren großen Schritt zur Normalität für Patienten hoffen: Kommunikation in Alltagssituationen und Teilnahme an einem normalen sozialen Leben.
