以光線改良人工耳蝸,聽力受損者有望聽見更多聲音

目前全球約有50萬聽力嚴重受損人,利用電子設備恢復些許聽力,人工耳蝸是其中之一。在德國歌庭根大學聽力神經學科學家Tobias Moser帶領下,研究人員將以光線進行改良,希望突破現有人工耳蝸的限制。

耳蝸是內耳的螺旋狀構造,能分析聲音頻率。在說話中呈現的不同頻率,會讓耳蝸內的膜狀物振動,振動會讓類似「毛髮」的細胞活化,刺激聽力神經元,將聲音的相關資訊透過聽覺神經傳送到腦部。

(來源:Cochlear官網)

感覺神經性耳聾的人,因為失去了毛髮狀的細胞,所以透過人工耳蝸利用電極(electrode)刺激神經元。不過由於電極產生的電流,並非直線朝聽力神經元,而是會行經過程分散,因此如果電極放太近便會產生串音干擾現象。因此現行的人工耳蝸會限制電極數量避免互相干擾,但也限制了使用者聽力表現。

Moser團隊利用了光遺傳學技術(Optogenetics),將電極以光取代。光遺傳技術通常使用在動物研究上,它能刺激基因產生光敏蛋白質到神經元內,透過光線刺激神經元。

研究團隊以沙鼠為實驗對象,將成鼠基因改造,縮短視網膜蛋白在兩次活化之間所需的恢復時間,接著將細菌注入到沙鼠耳蝸,將視網膜蛋白基因帶往聽力神經元,再利用光學纖維將光線透過耳內的圓窗(round window)進到耳蝸。結果在沙鼠腦幹負責聽力的部分,與被聲音刺激時的反應類似。

目前研究團隊只用到一條光波,下一步將研發出能製造多條光波的裝置,裝置設計上可能會使用Micro LED array或是波導技術,引導光學纖維產生的光。由於光學纖維會耗費不少電力,因此預期裝置會非常笨重。哈佛醫學院的耳科醫師Daniel Lee指出,LED是比較好的選擇,只是光線相對模糊,因此技術上還需要有所突破。

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