據(jù)麥姆斯咨詢報道，德國哥廷根大學(xué)（University of G?ttingen）開發(fā)的一項研究成果有望更有效的解決聽力障礙。

當(dāng)人耳中的耳蝸無法正常工作，將聽覺信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)脈沖時，就會造成人耳聽力喪失。這已經(jīng)成為人們熟知的一種常見疾病，全球范圍內(nèi)可能影響著3.6億人口。

人工耳蝸植入已是一種成熟的治療方案，它們通常采用麥克風(fēng)檢測聲音，并將聲音轉(zhuǎn)換成電脈沖，并分成多個通道以形成不同的頻率范圍。然后通過大約12到24個電極觸點，將這些電脈沖傳遞到耳蝸的神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。

不過，這類設(shè)備提供的聲音編碼質(zhì)量較差，部分原因是每個電極的電流橫向擴散較大，同時刺激了過多的聽覺神經(jīng)元。在此背景下，哥廷根大學(xué)的一支研究團隊開發(fā)了一種基于光的替代方案，現(xiàn)已發(fā)表于Science Translational Medicine。

“電流橫向擴散被認為是人工耳蝸植入的一個主要瓶頸。”哥廷根大學(xué)的Tobias Moser解釋稱，“盡管采取了多極刺激和電流控制等措施，但似乎很難甚至不可能克服這一缺陷。”

神經(jīng)元不是典型的光敏感細胞，盡管光遺傳學(xué)的發(fā)展已經(jīng)找到了一些很好的方法，通過所謂的轉(zhuǎn)基因動物中的基因修飾，誘導(dǎo)神經(jīng)元表達光敏蛋白，使神經(jīng)元對激光脈沖的光照射產(chǎn)生響應(yīng)。

由于光相比電流在空間中可以更好的限制，因此光遺傳學(xué)技術(shù)可以使耳蝸刺激更高效。然而，用于光遺傳學(xué)應(yīng)用的光源通常是單個GaN基LED，以及與外部激光器耦合的光纖。

哥廷根大學(xué)的研究人員在設(shè)計用于聽覺治療和未來臨床的光學(xué)耳蝸植入物（oCI）時，必須開發(fā)一款滿足特殊要求的多通道裝置。

他們最終的設(shè)計采用了包括10個LED芯片的線性陣列，每個LED芯片尺寸為270 x 220微米，發(fā)射波長457納米，這些芯片被集成在15微米厚的微加工聚酰亞胺基載體上，并通過互連線來控制單個LED芯片。

聽力恢復(fù)

研究人員在其發(fā)表的論文中指出：“oCI尖端的10個LED線性陣列的設(shè)計間距為500或350微米。此外，在LED芯片下還集成了溫度傳感器陣列，可以精確地測量電阻，從而監(jiān)測植入物內(nèi)部的溫度潛在變化。”

經(jīng)過針對老鼠耳朵的優(yōu)化設(shè)計后，研究人員將該裝置植入轉(zhuǎn)基因大鼠體內(nèi)，研究了這種oCI對動物聽覺神經(jīng)的刺激作用。通過監(jiān)測老鼠的中腦，比較oCI的LED和傳統(tǒng)電子植入物電極的空間刺激分布，可以表征oCI裝置的頻率選擇性。

在行為實驗中，研究人員從聽力正常的老鼠開始，訓(xùn)練它們執(zhí)行由聲音驅(qū)動的行為。在將老鼠致聾后，研究小組為它們植入了oCI裝置，發(fā)現(xiàn)這些動物仍然可以在多通道植入物的幫助下，執(zhí)行聽覺訓(xùn)練行為。

項目研究結(jié)果表明，與電極方案相比，基因療法和光學(xué)植入物的聯(lián)合使用，可以提高頻率選擇性，并且，未來LED尺寸及其光發(fā)射都可以進一步改善以增強效果。

盡管該設(shè)備在臨床試驗開始之前還有待進一步完善（包括與該技術(shù)相關(guān)的更詳細行為分析的研究），該團隊已經(jīng)基于這項技術(shù)成立了一家新公司OptoGenTech，以推動這項基因療法結(jié)合oCI的方案進入臨床試驗，并最終將其商業(yè)化。

Moser評論稱：“這是全球首次利用基于LED的完整多通道oCI系統(tǒng)，演示并表征了臨床前的聽力恢復(fù)實驗。”