光遺傳學技術提高人工耳蝸的精準度

2020-11-08 張華醫師聽力師

the Journal of Neural Engineering 2020年10月23日，星期五

Bionics Insitute的研究人員已經確定，通過光遺傳學方法將光添加到人工耳蝸提供的現有電刺激中，可以改善神經激活的準確性，從而有可能改善人工耳蝸接受者的聽力結果。

對於聽力正常的人，聲波在內耳充滿液體的耳蝸中傳播，引起感覺毛細胞發生反應，並通過聽覺神經元向大腦發送信號。對於那些有聽力損失的人，這些毛細胞已經死亡。為了解決這個問題，可以插入耳蝸電極使用電刺激來模仿正常聽力反應的功能。儘管人工耳蝸是一個了不起的突破，但是聲音的質量仍有改善的空間。電極激活神經元的方式不是很準確。當存在背景噪音時，這會導致語音理解能力較差，而對複雜聲音（例如音樂）的感知能力也會較差。


瑞秋·理查森（Rachael Richardson）教授領導著仿生學研究所的一個團隊，研究如何改善人工耳蝸植入者的聽力質量。該團隊使用了光遺傳學技術，該技術涉及利用光敏分子對聽覺神經進行簡單的遺傳改變，從而使它們能夠通過聚焦光束被激活。結果證明，通過使用光遺傳學，可以改善人工耳蝸的精度。

「有很大的空間來改善從仿生設備到大腦的信息傳輸質量。精確控制神經活動的能力將改變許多健康狀況，」Richardson教授解釋說。

研究結果今天發表在《神經工程雜誌 the Journal of Neural Engineering》上

通過提高聽力質量和真實感，高保真度的人工耳蝸將為聽力受損的人帶來變革。這將減少聽力障礙人士在日常生活中遭受的障礙。

人工耳蝸植入者Sam McLarty非常讚賞技術進步以及仿生學研究所為改善人工耳蝸植入裝置而進行的持續研究。」我希望能夠與家人和朋友一起去一家餐廳，而不會覺得背景噪音帶來挑戰。」

這項研究得到了加內特·帕斯（Garnett Passe）和羅德尼·威廉士（Rodney Williams）紀念基金會以及「聽力受損行動」的支持。

背景資料

光遺傳學（optogenetics) 是指利用基因工程或基因療法將光敏分子（視蛋白）引入神經，以使它們對低功率光作出反應。光可以提供高度聚焦的刺激，並且不受與電流相同方式的導電擴散的限制。研究正在探索光刺激的潛力，以提高神經刺激的精度並擴大可以通過仿生設備治療疾病的範圍。

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  • 人工耳蝸的發展史及現狀
    近年來，隨著電子技術、計算機技術、語音學、電生理學、材料學、耳顯微外科學的發展，人工耳蝸已經廣泛應用於臨床，是目前運用最成功的生物醫學工程裝置。現在全世界已把人工耳蝸作為治療重度聾至全聾的常規方法，迄今全世界植入者超過36萬。發展史及現狀人工耳蝸的發展歷史可以追溯到1800義大利Volta發現電刺激正常耳可以產生聽覺。
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  • 人工耳蝸術前評估內容有哪些?
    現在科學技術已經將人工耳蝸植入術引進，真正做到了「聾而不啞」讓耳聾患者重新回到有聲世界。那麼，如何讓人工耳蝸植入手術更好的得到應用？這離不開術前的正確的聽力評估。首先，人工耳蝸植入術是針對重度以上感音性耳聾患者進行聽覺幹預的一種方法，所以首要的是進行聽力學評估，了解患者耳聾程度、性質、對言語能力的影響程度等方面，具體包括以下內容：一、主觀聽力測試：成人和可配合兒童採用純音測聽。不能配合進行純音測聽的兒童可採用行為觀察、視覺強化和遊戲測聽法。
  • 認識人工耳蝸
    但是對於聽力受損嚴重甚至耳聾的人士，就需要人工耳蝸的幫助了。什麼是人工耳蝸？人工耳蝸能幫助極重度和全聾的病人重建或恢復部分聽覺，讓他們感知到有聲音的世界。人工耳蝸可分為外裝置和內裝置兩部分。外裝置由方向性麥克風、言語信號處理器和傳送器組成；內裝置由接收器、解碼器和刺激電極組成。
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  • 關於人工耳蝸,你了解多少?
    人工耳蝸植入術分別於1985年和1990年獲得美國食品藥品管理局（FDA）批准應用於成人和兒童患者。現在，美國約有十萬人使用人工耳蝸。人工耳蝸植入被認為是重度極重度耳聾患者重建聽覺的有效治療方法。而人工耳蝸手術可以解決這個問題。因此，對於僅依靠助聽器不能滿足日常交流需求的聽障群體，醫生一般會給出植入人工耳蝸的建議。若個人經濟條件不允許現階段做人工耳蝸植入手術，可根據聽力損失情況驗配助聽器，以保持對聽神經的刺激，為今後人工耳蝸植入提供可能性。但人工耳蝸並非聽力障礙患者的「救世主」，它有先決條件。
  • 人工耳蝸,一個醫學界的奇蹟
    以前，他們也許永遠不能夠完整感受這個世界是什麼樣子的，但是，因為人工耳蝸的誕生，這個世界上從此多了一些幸福的生命，少了一些孤獨的患者。那麼，人工耳蝸到底是什麼呢？人工耳蝸是一種電子裝置，由體外言語處理器將聲音轉換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內的電極系統直接興奮聽神經來恢復或重建聾人的聽覺功能。
  • 聽力不好到底選擇人工耳蝸還是助聽器
    近年來，隨著電子技術、計算機技術、語音學、電生理學、材料學、耳顯微外科學的發展，人工耳蝸已經從實驗研究進入臨床應用。現在全世界已把人工耳蝸作為治療重度聾至全聾的常規方法。人工耳蝸是三類醫療器械，分為外部處理器和植入體兩部分，植入體需要手術植入。大概的工作原理是外部處理器接受聲音後處理，發射信號到植入體，植入體通過電流直接刺激聽神經。」電「刺激，是聽到聲音的途徑。
  • 人工耳蝸和助聽器的詳細區別
    人工耳蝸和助聽器本質區別人工耳蝸人工耳蝸是一種電子裝置，由體外言語處理器將聲音轉換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內的電極系統直接興奮聽神經來恢復、提高及重建聾人的聽覺功能。人工耳蝸是聲音信號處理器，能將聲音信號轉化為聽神經能識別的電信號。
  • 如果你是其中任何一種,不建議做人工耳蝸
    自費人工耳蝸植入費用昂貴，不考慮後期維護費用及手術費，光進口耳蝸材料就普遍高達20多萬，便宜國產也是7-8萬，且耳蝸商家在面對一些重度聽力障礙患者時過度神話人工耳蝸，很多家庭經不起誘惑寧願背負沉重經濟負擔也要選擇人工耳蝸植入。
  • 人工耳蝸都是「孤家寡人」?不,它是特例!
    很多人質疑，人工耳蝸技術比助聽器高，價格高得能買N個助聽器，還需要手術植入，竟然不能雙耳互傳？沒錯。這是因為人工耳蝸和助聽器的工作原理完全不同，最關鍵的是，人工耳蝸的麥克風前端處理技術遠遠落後於助聽器，尤其是像這種峰力老早就實現了近身互傳技術的助聽器行業老大，麥克風前端處理技術無疑是「秘辛」。
  • 無需外置硬體的人工耳蝸問世
    原標題：無需外置硬體的人工耳蝸問世　　科技日報訊 據美國麻省理工學院網站2月10日報導，該校科學家參與的一個聯合研究小組開發出一種無需外置硬體的新型人工耳蝸，有望改善失聰人士的聽覺，為其生活帶來更大便利。相關論文公布在本周（2月9日—2月13日）舉行的國際固態電路會議上。
  • 專家不建議做人工耳蝸真的嗎,人工耳蝸有什麼後遺症?
    最近人工耳蝸的事件上了熱搜。一個男孩子在乘坐交通工具的時候不慎遺失了自己的人工耳蝸，姐姐貼出尋物啟事，說這個耳蝸差不多造價二十萬，而且如果找不到還需要重新開顱。這一尋物啟事引發了人們對人工耳蝸的熱議。今天我們也來說一說人工耳蝸這個東西。
  • 選擇人工耳蝸時為什麼聲窗那麼重要
    對於每一個植入人工耳蝸的聽障患者而言，能夠回歸有聲世界，正常的與人溝通交流，融入社會生活中，是他們的初衷。但是對於很多人而言，無障礙聆聽，享受高品質生活，是他們的進一步追求，那麼如何才能聽得好呢？這不得不提人工耳蝸的技術，人工耳蝸的核心技術決定了您是否能聽得好。
  • 人工耳蝸知識,聽聽專家怎麼說
    摘自《耳之家》有中耳炎的情況下做人工耳蝸，不是不可以做，但是它帶來的風險性會明顯增大。你做的一個很貴的東西，對它充滿了希望的一個東西，我們醫生是希望，能夠讓它比較安全的、不出問題的呆在(身體)裡面。大學附屬眼耳鼻喉科醫院遲放魯教授第二個，我前面講過這個雙側的好處，但是雙側有另外一個大家都沒有注意到的事情，就是很多人都在盼望，我們將來有新的技術出現。
  • 做了人工耳蝸還用戴助聽器嗎
    助聽器與人工耳蝸相同之處在於，兩者都可以稱作助聽設備，都是通過特殊的電子線路，改善聽力。其目的是提高聲音強度，使患者充分利用殘餘聽力，進而補償聾耳的聽力損失，改善聽力。人工耳蝸實質上是一種特殊的聲-電轉換電子裝置，將環境中的機械聲信號轉換為電信號，電信號傳到耳蝸，直接刺激參與的聽神經產生聽覺。人工耳蝸利用植入內耳的電極，繞過內耳受損的部分，用電流直接刺激聽神經，可使患者重獲聽覺，這是助聽器無法做到的。
  • 人工耳蝸與助聽器不衝突
    該研究旨在(a)調查在人工耳蝸植入耳對側使用助聽器時，聾校德育，對安靜和噪音環境中言語感知的影響，(b)識別從助聽器獲得的言語信息，該信息附加於從人工耳蝸獲得的信息，以及(c)探測非植入耳的助後聽閾與一耳使用助聽器﹑另一耳使用人工耳蝸時的言語感知獲益之間的關係。
  • 不是所有的耳聾患者都要做人工耳蝸,助聽器能解決的就不需要
    人工耳蝸是一種電子裝置，由體外言語處理器將聲音轉換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內的電極系統直接興奮聽神經來恢復或重建聾人的聽覺功能。近年來，隨著電子技術、計算機技術、語音學、電生理學、材料學、耳顯微外科學的發展，人工耳蝸已經從實驗研究進入臨床應用。
  • 人工耳蝸與助聽器有何不同?
    此時人工耳蝸則是另一種選擇，失聰的原因可能是因為內耳外傷疾病或者其他的問題。而導致聽神經受傷，使病人突然或漸漸失去聽覺。人工耳蝸可以避開這些受傷或疾病的部分，直接刺激聽神經，使病人能有足以使用的聽力。這是一般助聽器無法提供的。人工耳蝸適合任何年齡層，不管是長久以來有聽覺障礙或是從小就失聰的人，經術前評估適合者都可憑藉人工耳蝸重獲聽力。