倾听与光:感光技术提高助听器

理解口语词汇,发展正常的演讲——耳蜗植入设备使人们深刻的听力障碍获得大量的的生活质量。然而,背景噪音问题,显著影响耳蜗植入患者的理解他所说的话。托拜厄斯领导的团队莫泽听觉神经科学研究所和InnerEarLab哥廷根大学医学中心和听觉神经科学和德国灵长类中心——莱布尼兹光遗传学实验室灵长类动物研究所(披萨因此致力于改善耳蜗植入。

科学家们想用基因工程方法,使耳朵的神经细胞对光线很敏感,这样他们可以与光而不是电刺激,就目前情况。通过使用光,科学家们希望能够刺激神经元的耳朵更多的选择性。现在团队成功地迈出了重要的一步发展光学耳蜗植入。合作团队领导的x射线物理学家蒂姆•Salditt,像莫泽,卓越也进行集群的研究多尺度Bioimaging MBExC哥廷根,他们能够使用x射线断层扫描成像技术和荧光显微镜结合创建详细的图像cochleae啮齿动物和非人灵长类动物。这个决定的重要参数的设计和材料一致性光学耳蜗植入。

此外,研究人员,包括合作研究中心的科学家889年,成功地模拟了光的传播的耳蜗中常见的绒猴。仿真的结果表明,空间有限optogenetic刺激听觉神经元是可能的。因此,光刺激会导致一个更差异化的听觉印象比目前使用的电刺激。这项研究的结果发表在《科学》杂志上PNAS。

4.3亿人,超过5%的世界人口受到听力损失和耳聋的影响,根据当前世界卫生组织(世卫组织)估计。原因有很多:遗传因素、感染、慢性疾病、创伤耳朵或头,响亮的声音和噪音,而且药物的副作用。助听器和电子耳蜗植入设备仍然是最常用的设备恢复听力损失,后者被全世界超过700000人穿。电子耳蜗植入允许否则极度失聪或重听用户理解演讲缺乏非语言的暗示,例如在电话里。

然而,背景噪音大大削弱这种理解。甚至语言的微妙之处,演讲者传达通过改变音高或旋律的言论不能被传统的植入物。这主要是由于频率和强度差分辨率。电子耳蜗植入刺激耳朵的神经细胞通过一个电流传播从12到24电极。然而,当前广泛分布在耳蜗的流体,从而影响听力质量。因为可以聚焦光线,optogenetic刺激听觉神经元Tobias莫泽所设想的团队承诺显著提高频率和强度的决议。

光学耳蜗植入设备的发展是一个复杂的任务,涉及许多不同学科的研究人员,研究的临床应用的基本原则。一个因素是耳蜗的结构复杂,甚至不进行调查访问,通过成像,因为它是深深植根于颞骨。然而,详细了解耳蜗的结构对耳聋的创新疗法的发展至关重要。研究人员依赖动物实验发展基因疗法和光学耳蜗植入设备和测试他们的有效性和安全性。合适的动物模型包括啮齿动物如老鼠,老鼠,沙鼠,研究进展,非人类的灵长类动物。

在DPZ,听觉神经科学与普通狨猴光遗传学实验室进行研究,其行为在口头交流是与人类相似。”(已故)临床前研究耳蜗的详细解剖的知识是必要的。我们使用相位对比x射线断层扫描和轻型单荧光显微法,以及两者的结合,形象的耳蜗的结构主要啮齿动物模型和普通狨猴,”丹尼尔凯珀尔解释说,这项研究的第一作者。上“跨和多通道成像,我们开发了特殊的工具和方法,在我们的实验室和同步辐射,”蒂姆Salditt添加合作伙伴,x射线物理学研究所的教授哥廷根大学领导的研究小组在x射线断层扫描。“通过这种方式,我们可以获得详细的见解骨骼的解剖学,组织和神经细胞。这些参数相关的专门为这些物种移植的发展,”丹尼尔凯珀尔说。

与获得的数据在不同的解剖cochleae,团队也能设计一个植入发射器普通狨猴和植入物被亚历山大·梅耶,然后插入一个经验丰富的耳朵、鼻子和喉咙的外科医生,哥廷根大学医学中心的方式类似于人类的手术。

此外,研究人员利用成像数据来模拟光的传播所产生的光发射器的植入物在非人类灵长类动物的耳蜗。“我们的模拟显示空间有限optogenetic听觉神经元的激发,从而更高的频率选择性,而不是以前的电刺激。根据这些计算,光学耳蜗植入设备导致显著提高听力的语言以及音乐,“总结Tobias莫泽,这项研究的资深作者。

参考:

吉宝D, Kampshoff CA, Thirumalai,等。多尺度光子成像的原生和耳蜗植入。PNAS。2021;118 (18)。doi:10.1073 / pnas.2014472118

这篇文章被转载来自德国的灵长类中心提供的材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。