Rehabilitation von akustisch erlerntem Vermeidungsverhalten durch optogenetische Cochleastimulation

Das elektrische Cochlea-Implantat (CI) ermöglicht die Hörrehabilitation bei hochgradig schwerhörigen Patienten und erlaubt in den meisten Fällen Sprachverstehen. Die bei der Stimulation erzeugten elektrischen Felder erregen eine Vielzahl von Spiralganglienneuronen (SGN) gleichzeitig. Dies limitiert die Anzahl separater Stimulationskanäle und somit auch Frequenz- und Intensitätsauflösung. Optogenetik ermöglicht durch genetische Modifikation der SGN eine wesentlich besser fokussierbare Stimulation durch Licht (gezieltere Anregung weniger Zellen) was Frequenz- und Intensitätsauflösung von CIs erhöhen könnte.

Wie schon gezeigt, konnten SGN in adulten Mongolischen Rennmäusen mit der Kanalrhodopsin-Variant CatCh durch eine intracochleäre Injektion von Adeno-Assoziierten-Viren (AAV) ausgestattet und durch Lichtstimulation der Cochlea das auditorische System angeregt werden. In dieser Studie wurde diesen Tieren ein optisches Einkanal-CI über das runde Fenster implantiert. In einem Shuttlebox-Setting erlernten die Tiere optogenetisch getriggertes Vermeidungsverhalten mit Erfolgsraten von bis zu 95% bei schon geringen Schwellen der Lichtstimulation (2µJ). Das erlernte Verhalten konnte direkt auf akustische Stimuli transferiert werden. In einer zweiten Versuchsreihe wurden Tiere akustisch trainiert und danach ototoxisch ertaubt. Nach entsprechender AAV-Injektion konnte bei diesen Tieren das zuvor erlernte Vermeidungsverhalten durch optische Cochleastimulation rehabilitiert werden.

Zusammenfassend zeigt diese Studie die Möglichkeit des Erlernens von Vermeidungsverhalten durch optogenetische Cochleastimulation. Die direkte Transferleistung von optogenetisch zu akustisch getriggertem Vermeidungsverhalten und umgekehrt erlaubt den Schluss auf eine Gleichartigkeit der Wahrnehmung.

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Publication Date:
18 April 2018 (online)