Mit Lichtstrahlen das Gehör wiederherstellen
Restoring Hearing with Light
Tobias Moser
Institut für Auditorische Neurowissenschaften und InnenOhrLabor, Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen, Deutschland
Auditory Neuroscience and Optogenetics Laboratory, Deutsches Primatenzentrum, Göttingen, Deutschland
Auditory Neuroscience & Synaptic Nanophysiology Group, Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen, Deutschland
Sonderforschungsbereich 889 „Cellular Mechanisms of Sensory Processing“, Universität Göttingen, Göttingen, Deutschland
Exzellenzcluster „Multiscale Bioimaging: from Molecular Machines to Networks of Excitable Cells“ (MBExC), Universität Göttingen, Göttingen, Deutschland
Zusammenfassung: Wenn das Hören versagt, bieten Cochlea-Implantate (CIs) den meisten der CI-Träger ein offenes Sprachverstehen in ruhiger Umgebung. CIs umgehen das defekte Sinnesorgan und stimulieren den Hörnerv elektrisch. Der Flaschenhals der Hörrehabilitation mit aktuell verfügbaren CIs ist deren Limitierung bei der Codierung spektraler Information, die sich aus der breiten Stromausbreitung von jedem Elektrodenkontakt ergibt. Weil Licht räumlich besser begrenzt werden kann, stellt die optische Stimulation des Hörnervs eine vielversprechende Perspektive für einen grundlegenden Fortschritt der CIs dar. Die Entwicklung der optogenetischen Stimulation für zukünftige optische CIs erfordert Anstrengungen zum Design und zur Charakterisierung geeigneter optogenetischer Aktuatoren, zum viralen Gentransfer auf die Neuronen sowie zur Entwicklung mehrkanaliger optischer CIs. Dieser Übersichtsartikel berichtet über den aktuellen Stand der optogenetischen Stimulation der Hörbahn und über die jüngsten Durchbrüche bei der Erzielung hoher zeitlicher Präzision und Frequenzauflösung sowie bei der Etablierung optischer Mehrkanal-CIs.
Stichwörter: Cochlea-Implantat, Optogenetik, Kanalrhodopsin, Gentherapie, Optik
Abstract: When hearing fails, cochlear implants (CIs) provide most CI users with open speech understanding in quiet environments. CIs bypass the defective sensory organ and electrically stimulate the auditory nerve. The bottleneck of hearing rehabilitation with currently available CIs is their limitation in encoding spectral information resulting from the broad current spread from each electrode contact. Because light can be confined in space more conveniently, optogenetic stimulation of the auditory nerve represents a promising alternative. The development of optogenetic stimulation for future optical CIs requires efforts to design and characterize appropriate optogenetic actuators, viral gene transfer to neurons, and development of multichannel optical CIs. This review article reports the current status of optogenetic stimulation of the auditory pathway and recent breakthroughs in achieving high temporal precision and frequency resolution and in establishing multichannel optical CIs.
Keywords: Cochlear Implant, Optogenetics, Channelrhodopsin, Gene Therapy, Optics
Erstveröffentlichung in GMS Z Audiol (Audiol Acoust) 2023; 5:Doc01. DOI: 10.3205/zaud000027