Cochlea-Implantat mit LED

Cochlea-Implantat mit LED

Mit Licht und Strom besser hören

Hören mit Licht könnte künftig Nutzern von Cochlea-Implantaten (CI) eine bessere Unterscheidung von Tonhöhen ermöglichen. So lässt sich Sprache in lauter Umgebung besser verstehen und mehr Musikgenuss erleben.

Auf einen Blick

  • So funktioniert Hören mit Licht
  • Mit Boxhandschuhen Klavierspielen
  • Optische CI mit Leuchtdioden
  • Bessere Tonunterscheidung

Cochlea-Implantate regen den Hörnerv von hochgradig schwerhörigen oder tauben Menschen mit elektrischem Strom an. Allerdings hören Menschen mit einem CI nicht so, wie Menschen mit einem gesunden Gehör. Daher ist das Sprachverständnis in einer lauten Umgebung schlechter und die Musikwahrnehmung ist mit Cochlea-Implantaten typischerweise eingeschränkt.

Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, dass CI-Träger mit Licht und Strom besser hören können. Dazu wird der Hörnerv gezielt mit Licht gereizt. Da sich Licht im Vergleich zu elektrischem Strom besser räumlich begrenzen lässt, kann man so den Hörnerv viel präziser anregen.

Wie funktioniert Hören mit Licht?

Natürlicherweise reagiert der Hörnerv nicht auf Licht. Deshalb ist es notwendig, ihn mit gentherapeutischen Eingriffen zunächst lichtempfindlich zu machen, um Hören mit Licht zu ermöglichen. Wissenschaftler und Mediziner haben das an einem Tiermodell mit gentechnisch verändertem, lichtsensitivem Hörnerv jetzt erstmals getestet. Unser Titelbild zeigt dazu ein optisches Cochlea-Implantat in der Hörschnecke einer Ratte, © Dr. Daniel Keppeler, Uni Göttingen.

Klappt dort, ähnlich wie bei menschlicher Schwerhörigkeit, das Hören mit Licht über ein neuartiges, optisches Cochlea-Implantat? Dabei regen diese CIs, die auf Mikro-Leuchtdioden basieren, den gentechnisch veränderten Hörnerv mit Licht an – und zwar sehr präzise.

Entwickelt wurde das Tiermodell in Göttingen an interdisziplinären, biomedizinischen Forschungseinrichtungen. Hier dreht sich alles um Hören, Nerven und den Schritt von molekularen Maschinen zu Bionetzwerken aus erregbaren Zellen. Das zugehörige optische Cochlea-Implantat ist an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg entstanden.

Prof. Dr. Tobias Moser

Prof. Dr. Tobias Moser, Direktor des Instituts für Audiotorische Neurowissenschaften der Universitätsmedizin Göttingen und Sprecher Forschungs-Exzellenzcluster ist sich sicher: „Dies ist ein wichtiger Meilenstein bei der Entwicklung zukünftiger klinischer optischer Cochlea-Implantate.

Stimulation der Hörnerven oder mit Boxhandschuhen Klavier spielen

Mehr als 700.000 hochgradig schwerhörige und taube Menschen weltweit können mittlerweile dank eines Innenohr- oder CI-Implantats wieder hören. Bislang wird der Hörnerv dabei durch elektrische Impulse stimuliert. Allerdings unterscheidet sich die Qualität dieses künstlichen Hörens stark vom natürlichen Hören. Aufgrund einer ausgedehnten Stromausbreitung in der Gehörschnecke werden große Nervenzellengruppen aktiviert, anstatt weniger Nervenzellen.

Das ist etwa vergleichbar wie wenn man mit Boxhandschuhen Klavier spielen würde, statt mit den einzelnen Fingern. Dadurch können CI-Träger zwar in Gesprächen mit nur einem Gegenüber sehr gut kommunizieren, aber bei vielen Umgebungsgeräuschen und unterschiedlichen Sprechern fällt ihnen das Verstehen schwer. Manchmal müssen sie in solchen Fällen auf Gestik und Mimik achten oder Lippen lesen. Zudem ist auch der Musikgenuss mit CI oft eingeschränkt.

Erstes optisches CI mit Mikro-Leuchtdioden

In bisherigen Studien wurden stets maximal drei Glasfasern genutzt, um den Hörnerv optisch anzuregen und Licht von externen Lasern in die Cochlea zu leiten. Die aktuelle Forschung geht neue Wege. Sie nutzt erstmals optische CIs mit 16 µLED (Mikro-Leuchtdioden) und einer Kantenlänge von 0,06 Millimetern, um den Hörnerv von Wüstenmäusen anzuregen.

Der Vorteil: Cochlea-Implantate mit diesen kleinen Mikro-Leuchtdioden sind in der Lage, ganz unabhängig Licht an unterschiedliche Stellen der Hörschnecke zu generieren. So ist eine Anregung des genetisch veränderten Hörnervs mit diesen speziellen µLED-Cochlea-Implantaten möglich. CI-Träger hören dann mit Licht.

Bessere Tonunterscheidung möglich

„Die Integration von miniaturisierten Lichtstrahlern mit Abmessungen, die der Dicke eines menschlichen Haares entsprechen, in einem flexiblen Cochlea-Implantat für die kleine Hörschnecke von Nagetieren ist eine technische Meisterleistung der Freiburger Kollegen“, sagt Prof. Dr. Tobias Moser. Hören mit Licht ermöglicht eine sehr hohe Präzision bei der Stimulation der Hörbahn.

Deshalb kann man mit einem solchen CI Töne besser unterscheiden. „Auch wenn die Entwicklung optischer Cochlea-Implantate für Menschen noch einige Jahre in Anspruch nehmen wird, zeigen die aktuellen Versuche bereits die im Vergleich zum elektrischen Cochlea-Implantat verbesserte Tonhöhenauflösung.“

Wie taube Mäuse dank Gentherapie wieder hören können, lesen Sie hier.

 

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