Fünf Cochlear-Implantat-Pioniere mit dem Merkin Prize in Biomedical Technology geehrt

CAMBRIDGE, MASS -- Fünf Wissenschaftler und Ingenieure — Graeme Clark, Erwin Hochmair, Ingeborg Hochmair, Michael Merzenich und Blake Wilson — wurden gemeinsam mit dem 2026 Richard N. Merkin Prize in Biomedical Technology für die Entwicklung des modernen Cochlea-Implantats ausgezeichnet, dem ersten medizinischen Gerät, das mit dem Nervensystem verbunden wird, um einen Hörsinn zu ermöglichen. Weltweit nutzen mehr als eine Million gehörlose oder nahezu gehörlose Menschen Cochlea-Implantate, um Zugang zu Klängen und gesprochener Sprache zu erhalten. Die Technologie wandelt Klänge in elektrische Signale um, die direkt an den Hörnerv übertragen werden.

Der mit 400.000 $ dotierte Preis, der vom Broad Institute verwaltet und unter den fünf Preisträgern aufgeteilt wird, würdigt ihre sich ergänzenden Beiträge zur Entwicklung sicherer Implantate, die den Hörnerv elektrisch stimulieren, sowie der Verarbeitungsstrategien, die diese Signale in verständlichen Klang umsetzen. Diese Durchbrüche machten das Cochlea-Implantat von einer experimentellen Kuriosität zu einer praktikablen klinischen Option für viele Menschen. 

„Es ist mir eine Ehre, diese fünf brillanten Preisträger anzuerkennen und zu würdigen, deren Arbeit auf globaler Ebene ihre Fähigkeiten in Wissenschaft und Ingenieurwesen widerspiegelt, da sie mit dem Cochlea-Implantat das Bewusstsein für Klang und Hören für Millionen von Menschen verändert haben“, sagte Richard Merkin, MD, Gründer und CEO von Heritage Provider Network. „Ihre Leistung ist beeindruckend und verkörpert das Beste meiner Absichten für den Merkin Prize in Biomedical Technology am Broad Institute.“

Der Merkin Prize würdigt neuartige Technologien, die nachweislich Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit in der realen Welt hatten. Ein Auswahlkomitee aus neun wissenschaftlichen Führungspersönlichkeiten aus den USA und Europa bewertete die Nominierungen, bevor es das Cochlea-Implantat-Team auswählte, um die diesjährigen Auszeichnungen zu erhalten. Die Gewinner werden bei einer Preisverleihung im September geehrt.

„Was diese Arbeit besonders bemerkenswert macht, ist, dass sie nicht einen, sondern mehrere Durchbrüche erforderte, die von verschiedenen Personen aus unterschiedlichen Disziplinen und Ländern über viele Jahrzehnte hinweg erzielt wurden“, sagte Harold Varmus, Nobelpreisträger und Vorsitzender des Auswahlkomitees für den Merkin Prize. „Der Merkin Prize gibt uns die Gelegenheit, mehrere der Personen anzuerkennen, deren Beiträge für diesen Erfolg wesentlich waren.“

Gegen alle Widrigkeiten

Hören entsteht, wenn Schallwellen durch das Ohr wandern und Tausende winziger Haarzellen in der Cochlea zum Schwingen bringen. Diese Zellen aktivieren dann Zehntausende Hörnervenfasern, um Signale an das Gehirn zu senden. Die häufigste Ursache für hochgradigen oder vollständigen Hörverlust ist eine Schädigung oder das Fehlen dieser Haarzellen. Sobald sie verloren sind, regenerieren sie sich nicht, und keine noch so starke Verstärkung — etwa durch herkömmliche Hörgeräte — kann dies ausgleichen.

Die fünf Merkin-Preispreisträger stellten sich jedoch ein elektrisches Gerät vor, das die Haarzellen umgehen und den Hörnerv direkt stimulieren könnte, um einen Klangeindruck zu erzeugen. In getrennten, sich ergänzenden Bemühungen arbeiteten sie über mehrere Jahrzehnte hinweg, beginnend Ende der 1960er- und Anfang der 1970er-Jahre, aus verschiedenen Teilen der Welt daran, ihre Vision Wirklichkeit werden zu lassen.

Ab 1975 arbeiteten Ingeborg Hochmair und Erwin Hochmair, damals an der Technischen Universität Wien, zusammen an der Entwicklung des ersten mikroelektronischen Mehrkanal-Cochlea-Implantats. Es verfügte über zwei zentrale Komponenten: einen kleinen Empfänger, der unter der Haut hinter dem Ohr implantiert wurde, und einen flexiblen Elektrodenstrang, der in die Cochlea eingeführt werden konnte, um den Hörnerv an mehreren Punkten zu stimulieren. Am 16. Dezember 1977 wurde dieses Gerät in Wien erstmals einem gehörlosen Patienten implantiert. Die Hochmairs gründeten später das Unternehmen MED-EL, das die Cochlea-Implantat-Technologie kontinuierlich weiterentwickelt hat. MED-EL ist heute einer der weltweit größten Hersteller von Hörimplantaten.

In Australien schloss Graeme Clark, ein Hals-Nasen-Ohren-Chirurg, dessen Vater gehörlos war, 1969 seine Doktorarbeit ab und kam zu dem Schluss, dass eine Mehrkanal-Elektrostimulation erforderlich sei, um Sprachverstehen zu ermöglichen. An der University of Melbourne leitete er Studien zum Tierverhalten und zur biologischen Sicherheit sowie ingenieurwissenschaftliche Forschung zur Entwicklung einer subkutanen Empfänger-Stimulator-Einheit. Er setzte diese am 1. August 1978 bei seinem ersten Patienten ein, und durch diese Arbeit entdeckte sein Team einen Sprachcode, der es dieser Person ermöglichte, einige Aspekte gesprochener Kommunikation ohne Lippenlesen zu verstehen. Diese Erkenntnis führte 1985 zur Entwicklung des ersten von der FDA zugelassenen Mehrkanalimplantats und zur Gründung des Unternehmens Cochlear, wo Clark seine Arbeit an Cochlea-Implantaten, einschließlich Sprachverarbeitungssystemen, fortsetzte, die teilweise von den US National Institutes of Health finanziert wurde.

Ab Anfang der 1970er-Jahre arbeitete das interdisziplinäre Team von Michael Merzenich an der University of California, San Francisco daran, die neurophysiologischen Grundlagen für Cochlea-Implantate zu schaffen und dabei zu bestimmen, wie die Implantate am besten mit dem Gehirn verbunden werden können. 1974 berief er in den USA eine öffentliche Zusammenkunft mit mehr als 50 Experten für Sprache und Hören sowie wichtigen Regierungsvertretern ein, um einen Plan zur Beschleunigung der Entwicklung von Mehrkanalimplantaten zu erstellen. Er leitete weiterhin Grundlagenforschung zum Design von Elektrodenarrays und zur Implantatsicherheit und führte später eine der ersten klinischen Studien zu Mehrkanal-Cochlea-Implantaten durch. Diese Arbeit führte schließlich Ende der 1980er-Jahre zur Kommerzialisierung von Implantaten durch Advanced Bionics — ein Unternehmen, das die Geräte bis heute herstellt.

Mitte der 1980er-Jahre waren Cochlea-Implantate mit mehreren Elektroden klinisch im Einsatz. Ihre Leistung war jedoch uneinheitlich: Einige Nutzer konnten etwas Sprache verstehen, viele jedoch nicht. Das Problem lag in den Signalverarbeitungsstrategien, die verwendet wurden, um Klang in bedeutungsvolle Muster elektrischer Stimulation umzuwandeln.

Blake Wilson entwickelte Innovationen, die zur Lösung dieses Problems beitrugen. 1989 entwickelten Wilson und sein Team, die am Duke University Medical Center und bei dem heutigen RTI International in Research Triangle Park, North Carolina, arbeiteten, eine neue Signalverarbeitungsstrategie namens kontinuierliche verschachtelte Abtastung, kurz CIS, die neue und bereits vorhandene Elemente kombinierte und für mehr als 80 Prozent der Cochlea-Implantat-Nutzer ein höheres Maß an Sprachverstehen ermöglichte. Dieser Fortschritt trug dazu bei, das Cochlea-Implantat von einer experimentellen Behandlung zu einer Option für die klinische Routinepraxis zu machen.

Vom Labor zu Millionen von Leben

Die klinischen Auswirkungen des Cochlea-Implantats sind enorm und wachsen weiterhin. Mehr als eine Million Menschen haben Cochlea-Implantate erhalten, die ihre Kommunikationsmöglichkeiten in einer hörzentrierten Welt erweitern. Gleichzeitig haben Studien zu Cochlea-Implantaten das wissenschaftliche Wissen über das menschliche Gehirn verändert, einschließlich eines erweiterten Verständnisses dafür, wie sich das Gehirn an Klang- und Spracheingaben anpasst.

Der Einfluss des Cochlea-Implantats reicht auch weit über die Audiologie hinaus. Indem es zeigte, dass die Stimulation von nur einigen Dutzend Elektrodenstellen einen Hörsinn ermöglichen kann, half es, den Weg für aufkommende neuronale Prothesen für Seh- und Motorikfunktionen zu ebnen.

„Diese ganze Geschichte ist ein schönes Zusammenwirken verschiedener Fachgebiete“, sagte Emery Brown, Mitglied des Auswahlkomitees für den Merkin Prize, Edward Hood Taplin Professor of Medical Engineering und Professor of Computational Neuroscience am MIT. „Man brauchte Neurophysiologie und grundlegende Neurowissenschaften, um herauszufinden, wie dieses Organ funktioniert, eine Ebene der Ingenieurs- und Technologieentwicklung, um es zu stimulieren, und dann Verhaltenswissenschaften, um zu bestätigen, dass Patienten tatsächlich wahrnahmen, was ihnen vermittelt wurde. Es ist ein echtes Beispiel dafür, wie grundlegende, fundamentale Wissenschaft als Rückgrat dienen kann, auf dem lebensverändernde Technologien geschaffen werden.“

QUELLE: Broad Institute