Лучшее слух благодаря свету и электричеству
В будущем технология «слушания с помощью света» может позволить пользователям кохлеарных имплантатов (КИ) лучше различать высоту звуков. Это поможет лучше понимать речь в шумной обстановке и получать больше удовольствия от прослушивания музыки.
Краткий обзор
- Как работает слух с помощью света
- Игра на фортепиано в боксерских перчатках
- Оптический кохлеарный имплантат со светодиодами
- Лучшее различение звуков
Кохлеарные имплантаты стимулируют слуховой нерв у людей с глубокой потерей слуха или глухотой с помощью электрического тока. Однако люди с кохлеарным имплантатом слышат не так, как люди со здоровым слухом. Поэтому в шумной обстановке понимание речи ухудшается, а восприятие музыки с помощью кохлеарных имплантатов, как правило, ограничено.
Теперь учёные обнаружили, что пользователи кохлеарных имплантатов могут слышать лучше с помощью света и электрического тока. Для этого слуховой нерв целенаправленно стимулируется светом. Поскольку свет, по сравнению с электрическим током, легче ограничить в пространстве, таким образом можно стимулировать слуховой нерв гораздо точнее.
Как работает слух с помощью света?
Естественно, слуховой нерв не реагирует на свет. Поэтому, чтобы сделать возможным слух с помощью света, необходимо сначала сделать его светочувствительным с помощью методов генной терапии. Ученые и медики впервые протестировали это на модели животного с генетически модифицированным светочувствительным слуховым нервом. На нашей титульной фотографии изображён оптический кохлеарный имплантат в улитке крысы, © д-р Даниэль Кеппелер, Университет Гёттингена.
Получится ли там, подобно тому, как при тугоухости у человека, восстановить слух с помощью света с помощью нового типа оптического кохлеарного имплантата? При этом такие кохлеарные имплантаты, основанные на микросветодиодах, стимулируют генетически модифицированный слуховой нерв светом — причем очень точно.
Эта модель на животных была разработана в Гёттингене в междисциплинарных биомедицинских научно-исследовательских учреждениях. Здесь всё вращается вокруг слуха, нервов и перехода от молекулярных машин к биологическим сетям, состоящим из возбудимых клеток. Соответствующий оптический кохлеарный имплантат был создан в Университете имени Альберта-Людвига во Фрайбурге.
Профессор доктор Тобиас Мозер, директор Института аудиторных нейронаук Университетской клиники Гёттингена и руководитель кластера научного превосходства, уверен: «Это важная веха в разработке будущих клинических оптических кохлеарных имплантатов».
Стимуляция слуховых нервов или игра на фортепиано в боксерских перчатках
Более 700 000 людей с тяжелой и полной потерей слуха по всему миру теперь могут снова слышать благодаря имплантатам внутреннего уха или кохлеарным имплантатам. До сих пор слуховой нерв стимулируется с помощью электрических импульсов. Однако качество этого искусственного слуха значительно отличается от естественного слуха. Из-за обширного распространения электрического сигнала в улитке активируются большие группы нервных клеток, а не отдельные нервные клетки.
Это примерно то же самое, что играть на фортепиано в боксерских перчатках, а не отдельными пальцами. Благодаря этому пользователи кохлеарных имплантатов могут очень хорошо общаться в разговоре с одним собеседником, но при наличии множества окружающих шумов и нескольких говорящих им трудно разобраться в речи. Иногда в таких случаях им приходится обращать внимание на жесты и мимику или читать по губам. Кроме того, возможность наслаждаться музыкой с кохлеарным имплантатом часто ограничена.
Первый оптический кохлеарный имплантат с микросветодиодами
В предыдущих исследованиях для оптической стимуляции слухового нерва и направления света от внешних лазеров в улитку всегда использовалось не более трех стекловолокон. Современные исследования открывают новые горизонты. Впервые используются оптические кохлеарные имплантаты с 16 µLED (микросветодиодами) и длиной стороны 0,06 миллиметра для стимуляции слухового нерва у пустынных мышей.
Преимущество:
кохлеарные имплантаты с этими крошечными микросветодиодами способны совершенно независимо генерировать свет в разных точках улитки. Таким образом, с помощью этих специальных µLED-кохлеарных имплантатов становится возможным стимулирование генетически модифицированного слухового нерва. Люди с кохлеарными имплантатами тогда слышат с помощью света.
Возможно улучшение различения звуков
«Интеграция миниатюрных световых излучателей, размеры которых соответствуют толщине человеческого волоса, в гибкий кохлеарный имплантат для маленькой улиткой грызунов — это технический подвиг наших коллег из Фрайбурга», — говорит проф. д-р Тобиас Мозер. Слух с помощью света обеспечивает очень высокую точность стимуляции слухового тракта.
Поэтому с помощью такого кохлеарного имплантата можно лучше различать звуки. «Несмотря на то что разработка оптических кохлеарных имплантатов для людей займет ещё несколько лет, текущие испытания уже демонстрируют улучшенное разрешение по высоте тона по сравнению с электрическим кохлеарным имплантатом».
О том, как глухие мыши могут вновь слышать благодаря генной терапии, читайте здесь.
