據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，德國(guó)哥廷根大學(xué)（University of G?ttingen）開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)研究成果有望更有效的解決聽(tīng)力障礙。

當(dāng)人耳中的耳蝸無(wú)法正常工作，將聽(tīng)覺(jué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為神經(jīng)脈沖時(shí)，就會(huì)造成人耳聽(tīng)力喪失。這已經(jīng)成為人們熟知的一種常見(jiàn)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(cè)聲音，并將聲音轉(zhuǎn)換成電脈沖，并分成多個(gè)通道以形成不同的頻率范圍。然后通過(guò)大約12到24個(gè)電極觸點(diǎn)，將這些電脈沖傳遞到耳蝸的神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。

不過(guò)，這類(lèi)設(shè)備提供的聲音編碼質(zhì)量較差，部分原因是每個(gè)電極的電流橫向擴(kuò)散較大，同時(shí)刺激了過(guò)多的聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)元。在此背景下，哥廷根大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(kuò)散被認(rèn)為是人工耳蝸植入的一個(gè)主要瓶頸。”哥廷根大學(xué)的Tobias Moser解釋稱(chēng)，“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(xì)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(guò)所謂的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中的基因修飾，誘導(dǎo)神經(jīng)元表達(dá)光敏蛋白，使神經(jīng)元對(duì)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(gè)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(jì)用于聽(tīng)覺(jué)治療和未來(lái)臨床的光學(xué)耳蝸植入物（oCI）時(shí)，必須開(kāi)發(fā)一款滿足特殊要求的多通道裝置。

他們最終的設(shè)計(jì)采用了包括10個(gè)LED芯片的線性陣列，每個(gè)LED芯片尺寸為270 x 220微米，發(fā)射波長(zhǎng)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(guò)互連線來(lái)控制單個(gè)LED芯片。

聽(tīng)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(gè)LED線性陣列的設(shè)計(jì)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(cè)量電阻，從而監(jiān)測(cè)植入物內(nèi)部的溫度潛在變化。”

經(jīng)過(guò)針對(duì)老鼠耳朵的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)動(dòng)物聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)的刺激作用。通過(guò)監(jiān)測(cè)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(shí)驗(yàn)中，研究人員從聽(tīng)力正常的老鼠開(kāi)始，訓(xùn)練它們執(zhí)行由聲音驅(qū)動(dòng)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(dòng)物仍然可以在多通道植入物的幫助下，執(zhí)行聽(tīng)覺(jué)訓(xùn)練行為。

項(xiàng)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(lái)LED尺寸及其光發(fā)射都可以進(jìn)一步改善以增強(qiáng)效果。

盡管該設(shè)備在臨床試驗(yàn)開(kāi)始之前還有待進(jìn)一步完善（包括與該技術(shù)相關(guān)的更詳細(xì)行為分析的研究），該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)基于這項(xiàng)技術(shù)成立了一家新公司OptoGenTech，以推動(dòng)這項(xiàng)基因療法結(jié)合oCI的方案進(jìn)入臨床試驗(yàn)，并最終將其商業(yè)化。

Moser評(píng)論稱(chēng)：“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(tīng)力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)。”