Labor für auditorische Neurophysiologie
Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Dr. med. A. Kral
Links: Fotographie des primären Hörareale der Hirnrinde (Cereb Cortex 2005)
Mitte: Aktivierungskarte dieser Areale bei früher Implantation und chronischer Stimulation mit Cochleaimplantaten (Science 1999, Prog Brain Res 2006, J Neurosci 2009)
Rechts: Rekonstruktion einer Mikroelektrodenpenetration durch die Hörrinde (Cereb Cortex 2005, Brain Res Rev 2007)
Die Arbeitsgruppe von Prof. Kral beschäftigt sich mit neuen neuroprothetischen Möglichkeiten bei Hörschäden, mit der zentralen Verarbeitung künstlicher Reize und den Folgen von Gehörlosigkeit für Hirnentwicklung.
Das Cochlea Implantat ist die erfolgreichste Neuroprothese. Durch das Einbringen einer Reizelektrode in das Innenohr (Cochlea) ermöglicht es bei gehörlosen oder fast ertaubten Patienten die Wiederherstellung eines Hörvermögens. Dabei ist der Erfolg des Cochlea-Implantats bei Gehörlosgeborenen unter anderem abhängig vom Implantationsalter. Um die Mechanismen dieses Phänomens zu untersuchen wird bei gehörlos geborenen und in später ertaubten Tieren die Plastizität der Hirnabschnitte untersucht, die für die zentrale Verarbeitung der Hörreize verantwortlich sind. Die Arbeitsgruppe konnte als erste das neurophysiologische Korrelat dieser kritischen Phase im auditorischen Cortex nachweisen. Durch diese Forschungmethoden wird erkennbar, wie das Gehirn sich entwickelt und welchen Grenzen seine Plastizität unterworfen ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung bei Gehörlosigkeit untersucht die Übernahme der auditorischen Hirnareale durch andere Sinnessysteme (z.B. Sehen) und den daraus folgenden Konsequenzen.
Die Verarbeitung räumlicher Höreindrücke im Gehirn unterliegt komplexen Steuerungsmechanismen. Diese zu erkennen und je nach Art der Gehörlosigkeit (angeboren oder erworben) zu verstehen soll in Zukunft über eine Optimierung des binauralen elektrischen Stimulus das räumliche Hörvermögen betroffener Patienten verbessern. Dazu erfolgt in taub geborenen oder später ertaubten Tieren eine binaurale Cochlea-Implantation. Durch die zeitgleiche Gabe unterschiedlicher Reizstimuli auf beide Ohren werden verschiedene räumliche Höreindrucke simuliert und zeitgleich die Erregung und Signalverarbeitung am und im Gehirn gemessen.
Obwohl das Cochlea Implantat bereits über 200 000 Patienten eine ausreichende Hörfunktion ermöglicht, ist der Höreindruck nicht vergleichbar mit dem des Normalhörenden und bedarf daher weiterhin einer intensiven und interdisziplinären Forschung durch Elektrophysiologen, Physiker, Ingenieure und Ärzte. Die elektrische Stimulation von Nervengewebe in der medizinischen Therapie wird zum Teil mit großen Erfolg eingesetzt (siehe das Cochlea-Implantat). Wir untersuchen die Mechanismen der Stimulation des Hörsystems mit elektrischen Feldern, die Möglichkeiten ihrer Verbesserung durch „Beam forming“, wie auch die Möglichkeiten der simultanen akustisch-elektrischen Stimulation beim hörgeschädigten, aber nicht gehörlosen Innenohr.
Die gezielte elektrische Stimulation kleiner Nervenbündel oder einzelner Neurone stellt eine große Herausforderung dar, da bei jedem Stimulus an der Elektrode Strom in das gesamte umliegende Gewebe fließt. Kürzlich wurde als Alternative zur elektrischen Stimulation die optoneurale Stimulation mittels gepulsten Laserlichts beschrieben. Ihr wird eine wesentliche höhere Selektivität in der Zielstruktur zugeschrieben. Diese neue Form der Nervenanregung wird in der Arbeitsgruppe an peripheren Nerven, der Cochlea sowie auf höheren Ebenen des auditorischen Systems (z.B dem auditorischen Cortex) untersucht. Neben der optoneuralen Reizung mit Laserlicht ist auch eine optoakustische Stimulation der Cochlea durch laserinduzierte Druckwellen möglich. In wie weit die optoakustische Stimulation zur frequenzspezifischen Hörverstärkung im Sinne eines Hörgerätes, nutzbar gemacht werden kann ist ebenfalls Gegenstand laufender Forschungsprojekte.
Interessierte können gerne unter www.neuroprostheses.com weitere Informationen bekommen.
Kontakt: Prof. Dr. Dr. med. A. Kral: Kral.Andrej@mh-hannover.de