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StartseiteForschung aktuellHören mit Licht12.07.2018

Optisches Cochlea-ImplantatHören mit Licht

Ein Cochlea-Implantat ist eine Art Hörgerät für gehörlose Menschen. Es übersetzt Schall in Stromimpulse, die direkt an die Hörnerven geleitet werden. Ein neuartiges Version will nun die Klangqualität entscheidend verbessern – und setzt dabei auf Licht statt Strom.

Von Lucian Haas

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Eine Ärztin der Universitätsklinik Freiburg hält am Donnerstag (28.04.2005) in der Uni-Klinik ein so genanntes Cochlea (Gehörschnecke) - Implantat zwischen zwei Fingern. (Rolf Haid dpa/lsw )
Gehörlose Menschen sollen mit neuen Cochlea-Implantaten Klänge besser auflösen können. (Rolf Haid dpa/lsw )
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Ein Cochlea-Implantat ist – vereinfacht gesagt – ein Hörgerät für gehörlose Menschen. Es funktioniert, indem der Schall in elektrische Impulse umgewandelt wird. Über eingepflanzte Elektroden werden so die passenden Nerven in der sogenannten Hörschnecke, der Cochlea, im Innenohr gereizt. Die Nervensignale werden dann vom Hirn wie Töne verarbeitet. Allerdings funktioniert das Hören damit nur rudimentär, wie der Hörforscher Markus Jeschke von der Universität Göttingen erklärt.

"Heutige elektrische Cochlea-Implantate haben vor allem ein grundlegendes physikalisches Problem. Und zwar ist die Hörschnecke gefüllt mit einer Salzlösung. Und in der Salzlösung breitet sich der Strom, der durch elektrische Stimulation durch das Cochlea-Implantat ausgelöst wird, sehr weit aus. Und dann kann ich mir also vorstellen: Wenn ich eine sehr große Stromausbreitung habe, rege ich sehr Frequenzen, sehr viele Zellen, die eigentlich für verschiedene Frequenzen zuständig sind, gleichzeitig an."

Lichtsignale sollen die elektrischen Impulse ersetzen

Mit anderen Worten: Ein Musikgenuss ist damit nicht möglich. Für Menschen mit einem Cochlea-Implantat klingt Mozart, als würde ein Pianist nur mit breiten Fäusten in die Tasten hauen. Markus Jeschke arbeitet gemeinsam mit Kollegen daran, die Technik der Cochlea-Implantate zu verbessern. Die Idee: Lichtsignale sollen die elektrischen Impulse ersetzen.

"Der große Vorteil an einer optischen Anregung ist, dass ich Licht sehr viel besser fokussieren kann als elektrischen Strom. Das heißt, wenn es uns gelingt, den Hörnerven oder die Cochlea optisch anzuregen, dann kann ich sehr viel mehr unabhängige Stimulationskanäle dem Patienten zur Verfügung stellen, und dementsprechend auch einen sehr viel besseren Höreindruck erreichen."

Der Trick, damit Licht zu einem Höreindruck führen kann, heißt: Optogenetik. Mit einem harmlosen Virus lassen sich spezielle Gene in die Nervenzellen der Hörschnecke einschleusen. Diese Gene codieren Proteine, die wiederum die Nerven dazu anregen zu feuern, wenn sie bestimmte Lichtreize erhalten.

Die Göttinger Forscher konnten jetzt erstmals zeigen, dass die Idee eines optischen Cochlea-Implantats grundsätzlich funktioniert. Sie machten Experimente mit ausgewachsenen mongolischen Wüstenrennmäusen. Dank Optogenetik wurden deren Hörnerven lichtempfindlich. Die Forscher konnten zudem belegen, dass die per Lichtreiz in der Cochlea induzierten Nervenimpulse ins Gehirn gelangen, wo sie Reaktionen hervorrufen wie sonst der Schall.

Experiment zeigt: Aus Licht wird ein Höreindruck

"Hierfür haben wir die Tiere trainiert, auf Lichtsignale in der Cochlea so zu reagieren, dass sie über eine kleine Hürde springen und uns damit anzeigen, dass der Lichtstimulus wahrgenommen wurde. Also ich würde sagen, dass die Ergebnisse tatsächlich essenziell sind, weil sie uns jetzt das gute Gefühl geben, dass es gelingen kann, mit einer optischen Stimulation der Cochlea überhaupt zu einem Höreindruck zu kommen. Und das ist natürlich etwas, was zwingend gezeigt werden muss für den Menschen."

Noch ist das alles Grundlagenforschung. Bis zu klinischen Studien mit optischen Cochlea-Implantaten am Menschen werden noch viele Jahre vergehen und unzählige Experimente nötig sein.

"Insbesondere wollen wir verstehen, ob wir es schaffen können, die optische Stimulation so zu gestalten, dass sie einer Anregung entspricht, wie sie auch durch normales akustisches Hören hervorgerufen werden könnte."

Markus Jeschkes hofft darauf, eines Tages Patienten mit einem optischen Cochlea-Implantat nicht nur ein vergleichsweise grobes Hören zu ermöglichen. Musik soll auch für sie wie Musik klingen.

"Wenn man sich ein Piano vorstellt, hat man ungefähr 80 Tasten. Das heißt pro Taste haben wir ungefähr einen Halbton Unterschied. Das elektrische Cochlea-Implantat hat etwa acht bis zehn unterscheidbare Frequenz-Kanäle – also etwa so, als würden zehn Tasten gleichzeitig drücken. Mit einer optischen Anregung hoffen wir, dass wir es schaffen können, Unterscheidungen von Frequenzen zu erreichen, die kleiner sind als ein Halbton, sprich: kleiner als die Tasten an einem Klavier."

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