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Einleitung: Mittels optisch induzierter Stimulation der Cochlea lassen sich Summenaktionspotentiale, vergleichend den akustisch evozierten Potentialen, erzeugen [1]. Laserpulse lassen sich hierbei 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.

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

Ergebnisse: Die durch Laserlicht stimulierten Zellen zeigen eine signifikante Veränderung ihres Membranstromflusses, 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. Current-Clamp-Messungen an bestrahlten Spiralganglienzellen zeigen vergleichbare Auswirkungen auf das Membranpotential der Zellen.

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

Unterstützt durch: DFG SFB Transregio 37 A5, Georg-Christoph-Lichtenberg-Stipendium

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.