Investigation of novel auditory implants of the inferior colliculus

Im Jahre 2010 ist das Cochleaimplantat (CI) bei weltweit über 150.000 implantierten Patienten die erfolgreichste neuronale Prothese. Es gibt jedoch Fälle, bei denen eine Cochleaimplantation nicht möglich ist (z.B. durch eine Verformung der Cochlea oder Verletzung des Hörnervs oder der Cochlea). Die einzige Alternative ist in diesem Fall ein Hirnimplantat. Aus diesem Grund wurde das auditorische Mittelhirnimplantat (AMI) entwickelt, welches den zentralen Kern des Colliculus Inferiores (ICC) als Stimulationsort nutzt. Obwohl Patienten im Alltag schon von diesem Implantat profitieren können (räumliche Wahrnehmung, verbessertes Sprachverständnis usw.), reichen ihre Ergebnisse bisher nicht an jene von CI Trägern heran. Um diesem Problem auf den Grund zu gehen habe ich in Tierversuchen mögliche Änderungen am Implantat untersucht, welche die Ergebnisse für die Patienten verbessern könnten. In der ersten Studie haben wir die Effekte des Stimulationsortes und der Pulsbreite auf die kortikale Aktivität hin betrachtet. Infolgedessen fanden wir in verschiedene Regionen des ICC verschiedene funktionale Fähigkeiten, was die Notwendigkeit komplexerer Stimulationsmuster für das AMI nahelegt. Wir haben uns daher zur Untersuchung eines doppelschenkligen AMI entschieden um den Nutzen der Stimulation an verschiedenen Orten einer Frequenzregion abschätzen zu können. Während dieser zweiten Studie fanden wir heraus, dass die kortikale Antwort auf Stimulation mehrerer Regionen im Wesentlichen denen einer wiederholten Stimulation immer der gleichen Region entspricht. Als Schlussfolgerung müssen die Informationen auf der colliculär-kortikalen Bahn konvergieren. Des Weiteren fanden wir erhöhte kortikale Aktivität, wenn die verwendeten Pulse einen Abstand von 6 ms (oder weniger) von einander hatten. Als letzten Schritt untersuchte ich den Einfluss einer reduzierten Elektrodenfläche. Ich erfuhr, dass kleinere Elektroden keine Reduktion der Schwellwerte hervorrufen, was einen verringerten „sicheren“ Dynamikbereich mit sich führt. Jedoch scheint es als gäbe es für kleinere Stimulationsflächen ausgeprägte Aktionsmechanismen, was unterschiedliche Empfindungen auslösen könnte. Wäre dies der Fall, könnte eine hohe Elektrodendichte (hunderte von Stimulationsorten) trotz eines verringerten Dynamikbereichs durch hohe Stromdichte einen Vorteil gegenüber gängigen Techniken darstellen.