Hörverlust mit optischem Cochlea-Implantat bekämpfen – Heilpraxis

Hörverlust mit optischem Cochlea-Implantat bekämpfen – Heilpraxis

Durchbruch bei der Bekämpfung von Hörverlust?

Mit der Hilfe von Lichtimplantaten könnte Menschen, die unter Taubheit oder einem hochgradigem Hörverlust leiden, das Hören ermöglicht werden. Durch neue Forschung konnten wichtige Parameter für das Design und die Materialbeschaffenheit sogenannter optischer Cochlea-Implantate ermittelt werden und bei einer Simulation zeigte sich, dass eine räumlich begrenzte optogenetische Anregung der Hörnervenzellen tatsächlich möglich ist.

Hintergrundgeräusche beeinträchtigen Cochlea-Implantate

Cochlea-Implantate ermöglichen Menschen trotz Hörverlust gesprochene Worte zu verstehen und eine normale Sprache zu entwickeln. Es gibt allerdings das Problem, dass Hintergrundgeräusche das Sprachverständnis von Menschen mit Cochlea-Implantat erheblich beeinträchtigen. Ein Team von Fachleuten unter Beteiligung von Forschenden der Universitätsmedizin Göttingen plant arbeitet an der der Entwicklung optischer Cochlea-Implantate, die dieses Problem beheben sollen. Seinem Ziel scheint das Team nun einen großen Schritt näher gekommen zu sein.

Welche Fortschritte wurden erzielt?

Jetzt ist es erstmals gelungen, Abbildungen der Cochlea (Hörschnecke) von Nagetieren und nicht-humanen Primaten zu erstellen, berichten die Forschenden. Dies ermögliche es, wichtige Parameter für das Design und die Materialbeschaffenheit optischer Cochlea-Implantate zu bestimmen, was zu einer Verbesserung von vorhandenen Implantaten beitragen könnte. Die Ergebnisse der entsprechenden Studie wurden in dem englischsprachigen Fachblatt „PNAS“ publiziert.

Außerdem gelang dem Team die Simulation der Ausbreitung des Lichts in der Cochlea von Weißbüschelaffen. Dabei zeigte sich, dass eine räumlich begrenzte optogenetische Anregung der Hörnervenzellen tatsächlich möglich ist. Nach Aussage der Forschenden kann die optische Stimulation zu einem viel differenzierteren Höreindruck führen, als dies durch bisher verwendete elektrische Stimulation möglich ist.

Neuronen im Ohr selektiv anregen

Das Team möchte Nervenzellen im Ohr mittels gentechnischer Methoden lichtempfindlich machen, um sie dann mit Licht anzuregen. Bisher wurden die Zellen mit Strom stimuliert. Die Fachleute haben die Erwartung, dass mit Licht Neuronen im Ohr selektiver angeregt werden.

Ursachen für Schwerhörigkeit und Taubheit?

Die Ursachen für Schwerhörigkeit und Taubheit sind vielfältig. So können beispielsweise genetische Faktoren, Infektionen, chronische Erkrankungen, Trauma des Ohres oder des Kopfes, laute Geräusche und Lärm, aber auch Nebenwirkungen von Arzneimitteln zu Schwerhörigkeit und Taubheit führen, erläutern die Forschenden.

Bei Hörverlust werden meist Hörgeräte oder elektrische Cochlea-Implantate verwendet. Diese ermöglichen hochgradig schwerhörigen oder tauben Personen ein offenes Sprachverständnis. So können diese Menschen Sprache auch ohne Blickkontakt verstehen, was beispielsweise am Telefon von Vorteil ist. Das Verstehen der Sprache wird allerdings erheblich durch Nebengeräusche beeinträchtigt, berichtet das Team.

Schwächen vorhandener Technik

Zudem werden laut Aussage der Forschenden sprachliche Feinheiten, wie die Änderung der Tonhöhe oder Sprachmelodie, welche mit der Hilfe von elektrischen Cochlea-Implantaten vermittelt werden, von den verwendenden Personen nicht herausgehört, was hauptsächlich an der schlechten Frequenz- und Intensitätsauflösung liege.

Elektrische Cochlea-Implantate regen die Nervenzellen im Ohr mittels Strom an, der von 12 bis 24 Elektrodenkontakten übertragen wird. Der Strom verbreitet sich auch in der Flüssigkeit der Hörschnecke, was zu Beeinträchtigungen der Hörqualität führt, erläutern die Forschenden. Licht verspreche dagegen durch eine optogenetische Stimulation der Hörnervenzellen eine deutliche Verbesserung der Frequenz- und Intensitätsauflösung.

Sehr komplexe Entwicklung

Die Entwicklung von optischen Cochlea-Implantaten ist sehr komplex. Ein wichtiger Faktor sei die komplizierte Struktur der Cochlea. Diese ist selbst durch bildgebende Verfahren nur schwer zugänglich, weil die Hörschnecke tief im Schläfenbein liegt. Allerdings ist der Aufbau der Cochlea für die Entwicklung von Gentherapie und optischen Cochlea-Implantaten sehr wichtig.

Die Forschung sei hier auf Versuche an Tieren angewiesen, um die Entwicklung und Überprüfung von Wirksamkeit und Sicherheit von Gentherapien und optischen Cochlea-Implantaten voranzutreiben. Besonders geeignet für solche Modelle sind Tiere, wie Mäusen, Ratten und Wüstenspringmäuse, aber auch nicht-humane Primaten. Die Fachleute forschten an Weißbüschelaffen, da das Verhalten der Tiere bei der vokalen Kommunikation dem des Menschen ähnelt, berichtet das Team.

„Für (spät-)vorklinische Studien sind genaue Kenntnisse der Anatomie der Cochlea notwendig. Wir haben Phasenkontrast-Röntgentomographie und Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie sowie deren Kombination eingesetzt, um die Struktur der Cochlea sowohl der wichtigsten Nagetiermodelle als auch der Weißbüschelaffen darzustellen“, erklärt Studienautor Daniel Keppeler in einer Pressemitteilung.

„Für die skalenübergreifende und multimodale Bildgebung haben wir spezielle Instrumente und Methoden entwickelt, sowohl hier bei uns im Labor also auch mit Synchrotronstrahlung”, fügt Professor Tim Salditt vom Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen hinzu.

„Auf diese Weise konnten wir detaillierte Erkenntnisse zur Anatomie von Knochen, Geweben und Nervenzellen gewinnen. Diese Parameter sind relevant für die Entwicklung der Implantate speziell für diese Tierarten”, berichtet Keppeler weiter.

Erzielte Erfolge an Weißbüschelaffen

Durch die neuen Daten zur Anatomie der verschiedenen Hörschnecken wurde es der Forschungsgruppe möglich, ein Implantat mit LED-Emittern für Weißbüschelaffen zu konzipieren. Zusätzlich führten die Fachleute eine erfolgreiche Implantation an Präparaten der Hörschnecken von Weißbüschelaffen durch. In diesem Fall wurde das Implantat analog zur Operation bei Menschen eingesetzt.

Deutlich bessere Hörwahrnehmung durch neue Implantate

„Unsere Simulationen weisen auf eine räumlich begrenzte optogenetische Anregung der Hörnervenzellen und damit eine höhere Frequenzselektivität hin als bei der bisherigen elektrischen Stimulation. Nach diesen Berechnungen führen optische Cochlea-Implantate zu einer deutlich verbesserten Hörwahrnehmung, welche Sprache, aber auch Musik einschließen dürfte”, fasst Studienautor Tobias Moser zusammen. (as)

Autoren- und Quelleninformationen

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