Lepszy słuch dzięki światłu i prądowi
Słyszenie za pomocą światła mogłoby w przyszłości umożliwić użytkownikom implantów ślimakowych (CI) lepsze rozróżnianie wysokości dźwięków. Dzięki temu łatwiej będzie rozumieć mowę w hałaśliwym otoczeniu i czerpać większą przyjemność ze słuchania muzyki.
W skrócie
- Jak działa słyszenie za pomocą światła
- Gra na fortepianie w rękawicach bokserskich
- Optyczny implant ślimakowy z diodami LED
- Lepsze rozróżnianie dźwięków
Implanty ślimakowe stymulują nerw słuchowy u osób z głębokim ubytkiem słuchu lub głuchych za pomocą prądu elektrycznego. Jednak osoby z implantem ślimakowym nie słyszą tak samo jak osoby z prawidłowym słuchem. Dlatego zrozumienie mowy w hałaśliwym otoczeniu jest gorsze, a postrzeganie muzyki przy użyciu implantów ślimakowych jest zazwyczaj ograniczone.
Naukowcy odkryli teraz, że osoby z implantami ślimakowymi mogą lepiej słyszeć dzięki połączeniu światła i prądu. W tym celu nerw słuchowy jest celowo stymulowany światłem. Ponieważ światło można lepiej ograniczyć przestrzennie w porównaniu z prądem elektrycznym, pozwala to na znacznie precyzyjniejszą stymulację nerwu słuchowego.
Jak działa słyszenie za pomocą światła?
Nerw słuchowy z natury nie reaguje na światło. Dlatego, aby umożliwić słyszenie za pomocą światła, konieczne jest najpierw uczynienie go wrażliwym na światło za pomocą terapii genowej. Naukowcy i lekarze przetestowali to po raz pierwszy na modelu zwierzęcym z genetycznie zmodyfikowanym, wrażliwym na światło nerwem słuchowym. Nasze zdjęcie tytułowe przedstawia optyczny implant ślimakowy umieszczony w ślimaku szczura, © dr Daniel Keppeler, Uniwersytet w Getyndze.
Czy podobnie jak w przypadku ludzkiego niedosłuchu, słyszenie za pomocą światła jest możliwe dzięki nowatorskiemu, optycznemu implantowi ślimakowemu? Implanty te, oparte na mikrodiodach LED, stymulują światłem genetycznie zmodyfikowany nerw słuchowy – i to w bardzo precyzyjny sposób.
Model zwierzęcy został opracowany w Getyndze w ramach interdyscyplinarnych, biomedycznych ośrodków badawczych. Tutaj wszystko kręci się wokół słuchu, nerwów oraz przejścia od maszyn molekularnych do sieci biologicznych złożonych z komórek pobudliwych. Odpowiedni optyczny implant ślimakowy powstał na Uniwersytecie im. Alberta Ludwiga we Fryburgu.
Prof. dr Tobias Moser, dyrektor Instytutu Neuronauki Słuchowej przy Uniwersyteckim Centrum Medycznym w Getyndze oraz rzecznik klastra doskonałości badawczej, jest przekonany: „To ważny kamień milowy w rozwoju przyszłych klinicznych optycznych implantów ślimakowych”.
Stymulacja nerwów słuchowych lub gra na fortepianie w rękawicach bokserskich
Ponad 700 000 osób z głębokim ubytkiem słuchu i osób niesłyszących na całym świecie może obecnie ponownie słyszeć dzięki implantowi ucha wewnętrznego lub implantowi ślimakowemu (CI). Dotychczas nerw słuchowy był stymulowany za pomocą impulsów elektrycznych. Jednak jakość tego sztucznego słyszenia znacznie różni się od słyszenia naturalnego. Z powodu rozległego rozprzestrzeniania się prądu w ślimaku aktywowane są duże grupy komórek nerwowych zamiast mniejszej ich liczby.
Można to porównać do gry na fortepianie w rękawicach bokserskich zamiast poszczególnymi palcami. Dzięki temu osoby z implantem ślimakowym mogą wprawdzie bardzo dobrze porozumiewać się w rozmowach z jednym rozmówcą, ale w przypadku wielu dźwięków otoczenia i różnych mówców mają trudności ze zrozumieniem. Czasami w takich sytuacjach muszą zwracać uwagę na gesty i mimikę lub czytać z ruchu warg. Ponadto często ograniczona jest również przyjemność słuchania muzyki z implantem ślimakowym.
Pierwszy optyczny implant ślimakowy z mikrodiodami LED
W dotychczasowych badaniach zawsze wykorzystywano maksymalnie trzy włókna szklane do optycznej stymulacji nerwu słuchowego i przewodzenia światła z zewnętrznych laserów do ślimaka. Najnowsze badania wytyczają nowe ścieżki. Po raz pierwszy wykorzystano optyczne implanty ślimakowe wyposażone w 16 mikrodiod LED (µLED) o długości krawędzi 0,06 milimetra do stymulacji nerwu słuchowego u myszy pustynnych.
Zaleta:
implanty ślimakowe z tymi małymi mikrodiodami LED są w stanie całkowicie niezależnie generować światło w różnych miejscach ślimaka. Dzięki temu możliwe jest stymulowanie genetycznie zmodyfikowanego nerwu słuchowego za pomocą tych specjalnych implantów ślimakowych z µLED. Osoby z implantami ślimakowymi słyszą wtedy dzięki światłu.
Możliwe jest lepsze rozróżnianie dźwięków
„Zintegrowanie zminiaturyzowanych emiterów światła o wymiarach odpowiadających grubości ludzkiego włosa w elastycznym implancie ślimakowym przeznaczonym dla małego ślimaka słuchu gryzoni stanowi techniczne arcydzieło naszych kolegów z Fryburga” – mówi prof. dr Tobias Moser. Słyszenie za pomocą światła pozwala na bardzo wysoką precyzję w stymulacji ścieżki słuchowej.
Dzięki temu za pomocą takiego implantu ślimakowego można lepiej rozróżniać dźwięki. „Mimo że opracowanie optycznych implantów ślimakowych dla ludzi zajmie jeszcze kilka lat, obecne badania już teraz wskazują na lepszą rozdzielczość wysokości dźwięku w porównaniu z elektrycznym implantem ślimakowym”.
Tutaj można przeczytać, w jaki sposób głuche myszy odzyskują słuch dzięki terapii genowej.
