德国哥廷根大学开发的一项研究成果有望更有效的解决听力障碍

据麦姆斯咨询报道，德国哥廷根大学（University of Göttingen）开发的一项研究成果有望更有效的解决听力障碍。

当人耳中的耳蜗无法正常工作，将听觉信号转换为神经脉冲时，就会造成人耳听力丧失。这已经成为人们熟知的一种常见疾病，全球范围内可能影响着3.6亿人口。

人工耳蜗植入已是一种成熟的治疗方案，它们通常采用麦克风检测声音，并将声音转换成电脉冲，并分成多个通道以形成不同的频率范围。然后通过大约12到24个电极触点，将这些电脉冲传递到耳蜗的神经节神经元。

不过，这类设备提供的声音编码质量较差，部分原因是每个电极的电流横向扩散较大，同时刺激了过多的听觉神经元。在此背景下，哥廷根大学的一支研究团队开发了一种基于光的替代方案，现已发表于Science Translational Medicine。

“电流横向扩散被认为是人工耳蜗植入的一个主要瓶颈。”哥廷根大学的Tobias Moser解释称，“尽管采取了多极刺激和电流控制等措施，但似乎很难甚至不可能克服这一缺陷。”

神经元不是典型的光敏感细胞，尽管光遗传学的发展已经找到了一些很好的方法，通过所谓的转基因动物中的基因修饰，诱导神经元表达光敏蛋白，使神经元对激光脉冲的光照射产生响应。

由于光相比电流在空间中可以更好的限制，因此光遗传学技术可以使耳蜗刺激更高效。然而，用于光遗传学应用的光源通常是单个GaN基LED，以及与外部激光器耦合的光纤。

哥廷根大学的研究人员在设计用于听觉治疗和未来临床的光学耳蜗植入物（oCI）时，必须开发一款满足特殊要求的多通道装置。

他们最终的设计采用了包括10个LED芯片的线性阵列，每个LED芯片尺寸为270 x 220微米，发射波长457纳米，这些芯片被集成在15微米厚的微加工聚酰亚胺基载体上，并通过互连线来控制单个LED芯片。

听力恢复

研究人员在其发表的论文中指出：“oCI尖端的10个LED线性阵列的设计间距为500或350微米。此外，在LED芯片下还集成了温度传感器阵列，可以精确地测量电阻，从而监测植入物内部的温度潜在变化。”

经过针对老鼠耳朵的优化设计后，研究人员将该装置植入转基因大鼠体内，研究了这种oCI对动物听觉神经的刺激作用。通过监测老鼠的中脑，比较oCI的LED和传统电子植入物电极的空间刺激分布，可以表征oCI装置的频率选择性。

在行为实验中，研究人员从听力正常的老鼠开始，训练它们执行由声音驱动的行为。在将老鼠致聋后，研究小组为它们植入了oCI装置，发现这些动物仍然可以在多通道植入物的帮助下，执行听觉训练行为。

项目研究结果表明，与电极方案相比，基因疗法和光学植入物的联合使用，可以提高频率选择性，并且，未来LED尺寸及其光发射都可以进一步改善以增强效果。

尽管该设备在临床试验开始之前还有待进一步完善（包括与该技术相关的更详细行为分析的研究），该团队已经基于这项技术成立了一家新公司OptoGenTech，以推动这项基因疗法结合oCI的方案进入临床试验，并最终将其商业化。

Moser评论称：“这是全球首次利用基于LED的完整多通道oCI系统，演示并表征了临床前的听力恢复实验。”