哥廷根大学医学中心的一个科研团队研发了一种人工耳蜗，它可以利用光来恢复耳聋沙鼠的听觉反应。这项研究提供了一个概念的验证：结合光学刺激与基因操作的技术可以成功恢复耳聋者的声音感知能力，并且这项技术将可能推进新一代更精准的人工耳蜗的研发。

图1 研究人员利用光遗传听觉恢复技术使耳聋的成年沙鼠再次听到了声音，植入的光纤会刺激耳蜗的某些部位。此图中听觉神经元的位置用橙色表示，而被刺激的区域用蓝色表示。在此致谢提供图片的哥廷根大学医学中心

全世界大约有3.6亿人具有听力障碍，传统的人工耳蜗通过用电信号刺激耳内细胞来恢复这些患者的部分听力。然而，这种装置所产生的电流通常会在每个接触点周围扩散，激活大量的神经元并限制了声音信号的分辨率和清晰度。

Christian Wrobel及其同事便通过设计一种基于光的人工耳蜗来解决这一问题。光刺激有望在空间上限制听觉神经细胞的激活，潜在地产生会在空间上精确有限扩散的耳细胞刺激。

图2 （A）人工电子耳蜗；（B）人工光学耳蜗；（C）单通道光刺激。在此致谢提供图片的哥廷根大学医学中心

在图2 的图（A）中，人工植入电子耳蜗包含了12-24个电极，通常会提供少于10个的独立频率通道。可以看见，由于电流的扩散（浅蓝色区域）激活了沿耳蜗频率轴的大量神经元，从而限制了电子编码的频率分辨率和动态范围。

在图（B）中，光刺激有望在空间上限制听觉神经细胞的激活，从而允许增加更多数量的独立刺激通道来利用未来的人工光学耳蜗改善频率和强度分辨率。

在图（C）中可以看出，这项临床前的研究通过将光纤插入耳蜗使用了单通道光学刺激。

为了测试他们设想的方法，研究人员对成年沙鼠进行了实验，这些沙鼠具有比其他啮齿动物更大的耳蜗，通过实验可以检测到人类可能听到的较低频率。

实验人员首先对这些动物进行训练，要求它们在听到警报时跳过障碍物，然后将一种携带了编码光敏离子通道基因的病毒注入沙鼠的耳蜗，使其耳蜗神经元可以被光激活。当沙鼠耳蜗细胞受到蓝光而非警报刺激时，带有植入体的沙鼠会跳过障碍物——这些行为暗示他们已经将光刺激记录为声音。

这些结果表明，植入体成功地恢复了动物的听觉反应，同时也说明光遗传学可用于开发具有改善恢复能力的人工耳蜗。

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