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Mittels optisch induzierter Stimulation der Cochlea lassen sich Summenaktionspotentiale, vergleichbar mit akustisch evozierten Potentialen, erzeugen [1] und letztendlich die Hörbahn bis zum auditorischen Kortex aktivieren. 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 den grundlegenden Mechanismus der Zellanregung mittels Laserlicht zu erforschen, wurden Einzelzelluntersuchungen vorgenommen.

Spiralganglienzellen wurden mit Laserpulsen von 5 ns unter Variation der Laserparameter wie Pulsenergie und Wellenlänge stimuliert und deren elektrophysiologische Reaktionen per Patch-Clamp-Technik gemessen.

Die durch Laserlicht stimulierten Zellen zeigen eine Veränderung ihres Membranstromflusses, wobei die Stärke der Reaktion eindeutig mit dem Verlauf des Absorptionskoeffizienten von Wasser übereinstimmt. Weiterhin konnten geringfügige Depolarisationen des Membranpotentials festgestellt werden, die mit unter 2 mV jedoch nicht ausreichten, um Aktionspotentiale zu generieren. Die gemessenen Temperaturänderungen aufgrund der Laserbestrahlung lagen hierbei unter 1,5°C.

Die Ergebnisse zeigen, dass die thermischen Auswirkungen der Laserbestrahlung mit Pulslängen im Nanosekunden-Bereich zwar zu Zellreaktionen führen, diese jedoch nicht ausreichen, um Aktionspotentiale zu generieren. Im Zusammenhang mit in vivo Experimenten mit positiven Stimulationsergebnissen, durchgeführt mit vergleichbaren Laserparametern [1], legt dies nahe, dass der vorherrschende Mechanismus der laser-induzierten Cochlea-Stimulation optoakustischer Natur ist.

Unterstützt durch: DFG SFB Transregio 37 (Teilprojekt A5), Georg-Christoph-Lichtenberg-Stipendium des Landes Niedersachsen

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.