光学人工耳蜗植入可以改善听力

耳蜗植入物使人们能够在深刻的听力障碍方面，在生活质量方面获得大量的责任，包括了解口语和发展正常演讲。但是，背景噪音是有问题的;他们严重损害了与耳蜗植入物的言语的理解。因此，由Tobias Moser从大学医疗中心和德国灵长类动物中心 - 莱布尼兹灵长类动物研究所（DPZ）的听觉神经科学研究所和Intersearlab学院和Intersearlab in Enderearlab的团队从The Universion Medical CenterGöttingen和Optimetics研究所进行灵长类研究所（DPZ），因此致力于改善耳蜗植入物。科学家们希望利用基因工程方法使耳朵中的神经细胞对光敏敏感，因此可以用光而不是电力刺激它们，如目前的情况。通过使用光，科学家们希望能够更具选择地刺激耳朵中的神经元。

现在，该团队在开发光学人工耳蜗方面迈出了重要的一步。在与由Tim Salditt领导的x射线物理学家团队的合作中，他们能够使用x射线断层扫描和x射线断层成像的联合成像技术荧光显微镜创建啮齿动物和非人类灵长类动物的耳蜗的详细图像。这确定了光学耳蜗植入物的设计和材料的重要参数。此外，包括来自协作研究中心889的科学家的研究人员成功地模拟了光在常见的Marmoset的耳蜗中的光传播。仿真结果表明，空间有限的视觉神经元的致敏刺激是可能的。因此，光学刺激会导致到目前为止所使用的电刺激更加差异化的听觉印象。该研究的结果在科学期刊上发表PNAS。

根据目前世界卫生组织(世卫组织)的估计，4.3亿人(占世界人口的5%以上)受到听力丧失和耳聋的影响。原因有很多:遗传因素，感染，慢性病，耳朵或头部的创伤，响亮的声音和噪音，也是药物的副作用。助听器和电动扶手植入物仍然是最常用的设备来恢复听力损失，后者在全世界超过70万人佩戴。电学耳蜗植入物允许否则聋哑人或难以听取用户在没有非语言线索的情况下理解语音，例如在电话上。然而，背景噪声显着损害了这种理解。甚至通过改变常规植入物不能改变语音的音调或旋律来传达扬声器的语言微妙之处。这主要是由于频率和强度分辨率差。电气耳蜗植入物通过从12到24个电极传递的电流刺激耳朵中的神经细胞。然而，电流广泛地分布在耳蜗的液体中，这影响听力质量。由于光可以聚焦，所以通过托比亚斯Moser的团队设想的听觉神经元的光学刺激，以显着提高频率和强度分辨率。

光学人工耳蜗的研制是一项复杂的工作，涉及到从基本原理研究到临床应用等各个学科的研究人员。一个因素是耳蜗的复杂结构，即使通过成像也很难进行研究，因为它深嵌在颞骨中。然而，对耳蜗结构的详细了解对于创新耳聋治疗的发展是至关重要的。

研究人员依靠动物研究来开发基因疗法和光学耳蜗植入物，并测试它们的有效性和安全性。适合的动物模型包括啮齿类动物，如小鼠、大鼠、沙鼠，以及随着研究的进展，非人类灵长类动物。在DPZ，听觉神经科学和光遗传学实验室对普通狨猴进行研究，它们的声音交流行为类似于人类。“对于(后期)临床前研究，耳蜗解剖的详细知识是必要的。我们使用相衬x射线断层扫描和荧光显微镜，以及两者的结合，对主要啮齿动物模型和常见狨猴的耳蜗结构进行成像。”

“对于跨尺度和多模态成像，我们在我们的实验室和同步辐射下开发了特殊的仪器和方法，”合作伙伴Tim Salditt补充道，他是Göttingen大学x射线物理研究所的教授，领导了x射线断层扫描研究团队。“通过这种方式，我们能够深入了解骨骼、组织和骨骼的解剖结构神经细胞。这些参数与这些物种的植入物的发展有关，”Daniel Keppeler说。

根据不同耳蜗的解剖数据，该团队还能够设计一种植入LED发射器的普通狨猴和植入物然后由大学医学中心Göttingen一位经验丰富的耳鼻喉外科医生Alexander Meyer以类似于人类手术的方式植入。

此外，研究人员利用成像数据来模拟非人类灵长类动物耳蜗内光学植入物发射器产生的光的传播。“我们的模拟表明听觉神经元的光遗传兴奋空间有限，因此比以前的频率选择性更高电刺激。根据这些计算，光学耳蜗植入设备能显著提高语言听力和音乐听力，”该研究的资深作者托拜厄斯·莫泽总结道。

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