電子人工耳蝸（eCI）是目前最成功的神經植入體，可以幫助耳聾患者恢復部分聽力，滿足基本生活需求。eCI的原理是使用電極直接刺激耳蝸殘存的聽神經，使其產生興奮並傳入聽覺中樞獲得聽力。

但由於每個電極周圍的電流傳導廣泛，eCI仍然存在頻譜選擇性的限制。本研究結合光遺傳學技術，利用光刺激代替電刺激在沙鼠體內植入光學人工耳蝸（oCI），證實了oCI在頻譜選擇性中的可行性。

聽力障礙是人類最常見的感覺缺陷。世界衛生組織釋出最新統計結果顯示，全世界有4.66億人（6.1%）患有致殘性聽力損失，並預計至2050年將上升至9億人，其中90%的病例是由於耳蝸和/或聽神經功能障礙引起的感音神經性耳聾。

目前助聽器和電子人工耳蝸（eCI）是恢復聽力的主要治療選擇，eCI利用螺旋神經節細胞（SGNs）不同位置的頻率選擇性特徵為患者提供聲刺激的頻譜資訊，但由於電流廣泛傳導的限制，臨床上還無法實現對聲音的精細頻譜分析，尤其是在嘈雜環境中聲音識別能力下降以及無法欣賞音樂。

近年隨著光遺傳學的發展，研究人員開始嘗試使用光代替電刺激開發光學人工耳蝸（oCI）。相比於電刺激，光刺激可以更加精準定位，將靶器官光敏化可以實現精確定向。

2020年6月29日，德國研究團隊在《EMBO Molecular Medicine》上發表題為μLED‐based optical cochlear implants for spectrally selective activation of the auditory nerve的研究。

該研究將光遺傳學與微系統工程學結合，在成年沙鼠體內植入多通道oCI，證明了基於μLED的oCI在聽神經頻率選擇性啟用中的可行性。

為了使SGNs光敏化，研究者利用AAV-PHP.B載體將視紫紅質通道蛋白-2（ChR2）突變體CatCh注射到沙鼠SGNs。

並基於氮化鎵開發微米級發光二極體（μLED）定製出16通道oCI，將oCI透過圓窗或耳蝸造口植入沙鼠內耳實現不同位置的光刺激，視蛋白功能透過光誘發聽性腦幹反應（oABRs）驗證。

此外，使用32通道電極陣列記錄下丘中央核（ICC）神經元的多單位電生理活動，並透過不同頻率和強度純音聲刺激初步量化用於進一步驗證。

研究發現基於μLED的oCI 能夠啟用沙鼠的聽神經，35只正常和耳聾沙鼠中有15只oABRs陽性，其中12只可以檢測到ICC電生理活動。研究者隨後使用不同數目μLED照射耳蝸不同區域以及鐳射光纖照射整個耳蝸，發現ICC電生理反應強度與光刺激的μLED數量成比例。

耳聾沙鼠聽神經也有光學啟用，與正常沙鼠無統計學差異。研究者將16個μLED分成每4個一組，光刺激蝸軸不同位置的SGNs，可觀察到ICC區域性區域的神經啟用，證實了μLED多通道oCI能夠實現頻率選擇性啟用聽神經，並且與eCI相比有更高的頻率選擇性。

本項研究成功將生物醫學與光電子學結合，實現了光遺傳學聽力的恢復。證實了光學人工耳蝸（oCI）可以提高聲音編碼解析度。未來研究人員將進一步提高病毒轉染效率，增加單個μLED光輸出功率以最佳化植入體，有望突破現有人工耳蝸瓶頸，為開發下一代oCI提供依據。

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