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

當人耳中的耳蝸無法正常工作，將聽覺信號轉換為神經脈沖時，就會造成人耳聽力喪失。這已經成為人們熟知的一種常見疾病，全球范圍內可能影響著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檢測聲音，并將聲音轉換成電脈沖，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節神經元。

不過，這類設備提供的聲音編碼質量較差，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元。在此背景下，哥廷根大學的一支研究團隊開發了一種基于光的替代方案，現已發表于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。”

神經元不是典型的光敏感細胞，盡管光遺傳學的發展已經找到了一些很好的方法，通過所謂的轉基因動物中的基因修飾，誘導神經元表達光敏蛋白，使神經元對激光脈沖的光照射產生響應。

由于光相比電流在空間中可以更好的限制，因此光遺傳學技術可以使耳蝸刺激更高效。然而，用于光遺傳學應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。

哥廷根大學的研究人員在設計用于聽覺治療和未來臨床的光學耳蝸植入物（oCI）時，必須開發一款滿足特殊要求的多通道裝置。

他們最終的設計采用了包括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

研究人員在其發表的論文中指出：“oCI尖端的10個LED線性陣列的設計間距為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，從而監測植入物內部的溫度潛在變化。”

經過針對老鼠耳朵的優化設計后，研究人員將該裝置植入轉基因大鼠體內，研究了這種oCI對動物聽覺神經的刺激作用。通過監測老鼠的中腦，比較oCI的LED和傳統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，訓練它們執行由聲音驅動的行為。在將老鼠致聾后，研究小組為它們植入了oCI裝置，發現這些動物仍然可以在多通道植入物的幫助下，執行聽覺訓練行為。

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

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

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