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Mittels optisch induzierter Stimulation der Cochlea lassen sich Summenaktionspotentiale, vergleichend den akustisch evozierten Potentialen, erzeugen [1]. Die Idee ist, die Funktion zerstörter äußerer Haarzellen zu ersetzen. Laserpulse lassen sich äußerst ortsgenau und damit aufgrund der Tonotopie der Cochlea frequenzspezifisch applizieren, womit die Einschränkungen gewöhnlicher Hörgeräte, wie auch von Cochlea-Implantaten bei elektrischer Stimulation, überwunden werden können. Um die grundlegenden Mechanismen und Effekte der Zellanregung mittels Laserlicht zu erforschen, wurden Einzelzelluntersuchungen vorgenommen.

Isolierte Zellen der Cochlea sowie transfizierte HEK-hClC-4 Zellen als Modellzellen wurden mit Laserpulsen von 5 ns unter Variation der Laserparameter wie Pulsenergie und Wellenlänge stimuliert und deren Reaktionen per Patch-Clamp-Technik gemessen.

Bestrahlte HEK hClC-4 Zellen zeigen eine signifikante Veränderung ihres Membranpotentials, abhängig von der Wellenlänge und der Pulsenergie des verwendeten Laserlichts sowie von der Depolarisation der Zelle. Diese Reaktion ist eindeutig zurückzuführen auf den Laserpuls und zeigt sich in den Voltage-Clamp-Messungen als Stromaussschlag mit einer Anstiegszeit von etwa 100 µs. Die Wellenlängenabhängigkeit der Zellreaktion weist eine gute Übereinstimmung mit dem Absorptionskoeffizienten von Wasser auf.

Die Ergebnisse zeigen Reaktionen auf Zellniveau nach physiologisch relevanter optischer Stimulation. Die Unterscheidung inwieweit es sich um eine optoakustisch oder thermisch induzierte Stimulation oder die Kombination beider Mechanismen handelt, ist noch zu klären.

Unterstützt durch: SFB Transregio 37, Georg-Christoph-Lichtenberg-Stipendium