用光学耳蜗植入物更好地听到

人工耳蜗的植入使听力严重受损的人在生活质量方面获得了很大的提高，包括理解口头语言和发展正常的语言能力。然而，背景噪声是有问题的;它们显著影响了人工耳蜗使用者对语言的理解。托拜厄斯·莫泽(Tobias Moser)领导的团队来自大学医学中心Göttingen的听觉神经科学研究所和内耳实验室，以及德国灵长类动物中心-莱布尼茨灵长类动物研究所(DPZ)的听觉神经科学和光遗传学实验室，因此正在努力改进耳蜗植入物。科学家们想用基因工程的方法让耳朵里的神经细胞对光敏感，这样它们就可以用光而不是电流来刺激，就像目前的情况一样。通过使用光，科学家们希望能够更有选择性地刺激耳朵里的神经元。

现在，该团队对开发光学耳蜗植入物进行了重要一步。与Moser这样的X射线物理学家团队合作，也像Moser一样，也在卓越多尺度BioMimaging（MBEXC）Göttingen的群体中进行研究，他们能够使用X射线断层扫描的组合成像技术和荧光显微镜创建啮齿类动物和非人类灵长类动物耳蜗的详细图像。这决定了光学人工耳蜗植入物的设计和材料一致性的重要参数。此外，包括889合作研究中心的科学家在内的研究人员还成功地模拟了光在普通绒猴耳蜗中的传播。仿真结果表明，空间有限的光遗传刺激听觉神经元是可能的。因此，与目前使用的电刺激相比，光刺激会导致更有差异的听觉印象。该研究结果发表在科学杂志上PNAS。

根据当前的世界卫生组织（世卫组织）估计，4.3亿人口，超过世界人口的5％以上，受到听力损失和耳聋的影响。原因很多：遗传因素如感染、慢性疾病、耳部或头部创伤、巨大的声音和噪音，还有药物的副作用。助听器和电子耳蜗植入物仍然是恢复听力损失最常用的设备，世界上有超过70万人戴着后者。这种电子耳蜗植入物可以让严重失聪或听力障碍的使用者在没有非语言暗示的情况下理解语言，例如打电话。然而，背景噪音严重损害了这种理解。即使是说话者通过改变音调或旋律来传达的语言微妙之处，也不能被传统的植入物所掌握。这主要是由于较差的频率和强度分辨率。电耳蜗植入物通过电流从12个电极传输到24个电极来刺激耳朵里的神经细胞。然而，电流在耳蜗液中分布广泛，影响听力质量。由于光线可以聚焦，Tobias Moser的团队设想的听觉神经元的光遗传刺激有望显著提高频率和强度分辨率。

光学耳蜗植入物的发展是一种复杂的承诺，涉及来自不同学科的许多研究人员，从基本原则中的研究中涉及不同学科。一个因素是耳蜗的复杂结构，即使通过成像，也可用于调查差，因为它深入嵌入颞骨中。然而，对耳蜗结构的详细了解对于耳聋的创新治疗的发展至关重要。

研究人员依赖动物研究来开发基因治疗和光学耳蜗植入物，并测试它们的功效和安全性。合适的动物模型包括啮齿动物，如小鼠，大鼠，鸡草，以及研究进展，非人的灵长类动物。在DPZ，听觉神经科学和Optogenetics实验室与常见的Marmosets进行了研究，其在声乐沟通中的行为类似于人类的行为。“对于（晚期）临床前研究，需要详细了解耳蜗的解剖学。我们使用相位对比的X射线断层扫描和光片荧光显微镜，以及两者的组合，以图像耳蜗的结构主要的啮齿动物模型和常见的MRA​​RMOSETS，“Daniel Keppeler解释了这项研究的第一作者。

“对于跨规模和多式联运成像，我们开发了在我们的实验室和同步辐射中的特殊乐器和方法，并在哥廷根大学X射线物理研究所的教授，在哥廷根大学的X射线物理研究所教授X射线断层扫描的研究团队。“通过这种方式，我们能够获得对骨骼，组织和组织的解剖学的详细洞察神经细胞。这些参数与专门针对这些物种的植入物的开发相关，“Daniel Keppeler说。

随着在不同耳蜗的解剖学上获得的数据，该团队还能够设计带有LED发射器的植入物，用于常见的MARMOSETS和注入然后通过亚历山大梅耶，经验丰富的耳朵，鼻子和喉咙外科医生插入，在大学医疗中心Göttingen以类似于人类的手术。

此外，研究人员使用成像数据来模拟光学植入物的发射器产生的光的传播，在非人的原始化物中的耳蜗中。“我们的模拟表明听觉神经元的空间有限的致敏激发，因此比以前的频率选择性更高电气刺激。根据这些计算，光学耳蜗植入该研究的高级作者，Tobias Moser总结出来，致辞和音乐的聆听明显改善。

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