Lichtimpulse heilen das Gehör von Wüstenrennmäusen

Die Verwendung von Licht zur Behandlung von Hörproblemen mag weit hergeholt klingen, ist es aber nicht. Wissenschaftler sagen, dass das neue Gebiet der Optogenetik Cochlea-Implantate hervorbringen könnte, die den Menschen natürlichere Hörfähigkeiten verleihen.

Diese Cochlea-Implantate überspringen die fehlerhaft funktionierenden Haarzellen in der Cochlea und verbinden sich mit nahe gelegenen Hörnervenzellen, um Signale an das Gehirn zu senden. Aber es ist schwierig, die richtigen Nervenzellen zu erreichen, weshalb der Schall durch diese Implantate häufig verzerrt wird. Die Optogenetik, die lichtempfindliche Proteine zur Steuerung lebender Zellen verwendet, könnte dieses Problem lösen, indem sie durch ein optisches Cochlea-Implantat präzisere Ergebnisse liefert.

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In einer kürzlich durchgeführten Studie haben deutsche Bioingenieure ein Protein mit optischen Fasern in die Ohren von tauben Wüstenrennmäusen implantiert. Als sie einen Laserlichtimpuls in die Ohren der Wüstenrennmäuse sendeten, reagierten die Wüstenrennmäuse und zeigten ähnliche Verhaltensweisen wie voll hörende Wüstenrennmäuse.

Tobias Moser, der Hauptautor der Studie, sagte: „Ich hatte mich als Neurowissenschaftler und HNO-Arzt einige Jahre lang mit dem Thema Hören und Taubheit beschäftigt, bevor die Optogenetik aufkam. Es war mir klar, dass das Cochlea-Implantat zwar großartig ist, aber unter einer schlechten räumlichen Kontrolle der neuralen Erregung in der Cochlea leidet. Tatsächlich würden die meisten von uns zustimmen, dass dies das wichtigste Problem ist, das zu einer schlechten Frequenzauflösung bei der Kodierung und folglich zu einer schlechten Spracherkennung bei Hintergrundgeräuschen führt. Als die Optogenetik aufkam, hielt ich dies für den Weg, um das heutige Cochlea-Implantat grundlegend voranzubringen“, sagte er.

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Frühere Studien über optische Cochlea-Implantate bei Mäusen und Ratten haben sich als vielversprechend erwiesen, die Forscher dieser Studie wollten jedoch eine Spezies verwenden, die dem des Menschen näher kommt. Erwachsene mongolische Wüstenrennmäuse haben eine vergleichsweise große Cochlea und können tiefe Frequenzen genau wie menschliche Ohren hören. Die Wüstenrennmäuse wurden zunächst durch einen Lautsprecher darauf trainiert, über eine Barriere in einer Shuttlebox zu springen. Nachdem sie betäubt wurden, reagierten sie nicht mehr auf den Lautsprecher. Nachdem sie das Laserlicht „gehört“ hatten, brauchten die Wüstenrennmäuse durchschnittlich zwei Tage, um die Aufgabe wieder zu erlernen.

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Die Forscher hatten erwartet, dass sie in der Lage sein würden, das Verhalten bei den Wüstenrennmäusen wiederherzustellen (über Barriere springen), dass es jedoch so schnell passieren würde war eine Überraschung. Der Studie zufolge sah die neuronale Reaktion der Wüstenrennmäuse auf das Licht ähnlich aus wie ihre ursprüngliche Reaktion auf Schall, und ihre Neuronen verhielten sich wie normale Neuronen. Die Studie ergab, dass die Ergebnisse über mehrere Wochen hinweg sehr nah am normalen Hörverhalten lagen, ohne dass die Wüstenrennmäuse langfristig geschädigt wurden.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass diese Ergebnisse für menschliche Nutzer in absehbarer Zeit Lösungen bringen werden. Die Wissenschaftler setzten im Experiment die Gentherapie ein, um das Protein in die Ohren der Wüstenrennmäuse zu injizieren, ein Verfahren, das für den alltäglichen Gebrauch nicht zur Verfügung steht. Zudem erfordert der Einsatz von Licht viel Energie, und zwar mehr als in einer Batterie gespeichert werden könnte. Die Cochlea-Optogenetik könne jedoch in Zukunft eine gute Alternative für Menschen mit Hörverlust sein, wenn der Forschungsbereich noch eingehender untersucht wird.

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Die Forscher der Studie planen, diese Methoden für die praktische Anwendung weiterzuentwickeln, und hoffen diesen Prozess in etwa zwei Jahren zu beginnen. Es gibt bereits auch schon andere Entwicklungen auf diesem Gebiet. Die amerikanische Firma „Lockheed Martin Aculight“ zum Beispiel arbeitet bereits an einem Infrarot-Laser-basierten Cochlea-Implantat, das einen kleinen Laserstreifen statt Elektroden-Pads enthält. Das Gerät befindet sich allerdings noch in der Testphase.

Das Interesse an diesem Thema besteht schon seit Jahren. In einer früheren Studie wurde festgestellt, dass durch Wasser gesendete Infrarot-Laserimpulse die Temperatur und Energie in den Zellen erhöhen, was darauf hindeutet, dass das Laserlicht zur Behandlung von Problemen mit dem Nervensystem und anderen Organen sowie mit dem Gehör verwendet werden könnte. In der Zwischenzeit kann man zur Behandlung von Hörverlust, weiterhin nur traditionelle Hörgeräte oder elektrische Cochlea-Implantate verwenden, da die Rehabilitation des Gehörs so schwierig ist.

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