Die fünf Merkin Prize-Laureaten stellten sich jedoch ein elektrisches Gerät vor, das die Haarzellen umgehen und direkt den Hörnerv stimulieren könnte, um den Höreindruck hervorzurufen. In separaten, sich ergänzenden Anstrengungen arbeiteten sie über mehrere Jahrzehnte ab dem späten 1960er und frühen 1970er Jahren von verschiedenen Ecken der Welt aus, um ihre Vision Wirklichkeit werden zu lassen.
Ab 1975 Ingeborg Hochmair und Erwin Hochmair, damals an der Technischen Universität Wien, kollaborierten, um das erste Mikroelektronik-Mehrkanalem-Cochlea-Implantat zu entwickeln. Es hatte zwei Schlüsselkomponenten: einen kleinen Empfänger, der unter der Haut hinter dem Ohr implantiert wurde, und einen flexiblen Elektrodenstrang, der in die Cochlea eingefädelt werden konnte, um den Hörnerv an mehreren Stellen zu stimulieren. Am 16. Dezember 1977 wurde dieses Gerät zum ersten Mal in einen tauben Patienten in Wien implantiert. Die Hochmairs gründeten später das Unternehmen MED-EL, das die Cochlea-Implantat-Technologie weiterentwickelt hat. MED-EL ist heute einer der weltweit größten Hersteller von Hörimplantaten.
In Australien Graeme Clark, ein Hals-, Nasen- und Ohrenarzt, dessen Vater taub war, beendete seine Doktorarbeit 1969 und kam zu dem Ergebnis, dass eine mehrkanalige elektrische Stimulation erforderlich war, um Sprachverständnis zu bieten. An der Universität Melbourne leitete er Verhaltens- und biologische Sicherheitsstudien von Tieren sowie technische Forschung zur Entwicklung einer subkutanen Empfänger-Stimulator-Einheit. Er implantierte diese am 1. August 1978 in seinen ersten Patienten, und durch diese Arbeit entdeckte sein Team einen Sprachcode, der es dieser Person ermöglichte, einige Aspekte der gesprochenen Kommunikation ohne Lippenlesen zu verstehen. Diese Erkenntnis führte zur Schaffung des ersten von der FDA 1985 zugelassenen Mehrkanalimplantats und des Unternehmens Cochlear, wo Clark seine Arbeit an Cochlea-Implantaten, einschließlich Sprachverarbeitungssystemen, teilweise von den US National Institutes of Health finanziert, fortsetzte.
Ab dem frühen 1970er Jahren arbeitete Michael Merzenich interdisziplinäres Team an der University of California, San Francisco, daran, die neurophysiologische Grundlage für Cochlea-Implantate zu etablieren und zu helfen, die beste Methode zur Verbindung der Implantate mit dem Gehirn zu bestimmen. 1974 berief er ein öffentliches Treffen mit über 50 Sprach- und Hörexperten und wichtigen Regierungsbeamten in den USA ein, um einen Plan zur Beschleunigung der Entwicklung von Mehrkanalimplantaten zu erstellen. Er führte weiterhin grundlegende Forschung zur Elektrodenarrays-Auslegung und Implantat-Sicherheit durch und führte später eine der ersten klinischen Studien mit Mehrkanalem-Cochlea-Implantaten durch. Diese Arbeit führte schließlich zur Kommerzialisierung von Implantaten in den späten 1980er Jahren durch Advanced Bionics – ein Unternehmen, das die Geräte heute noch herstellt.
In der Mitte der 1980er Jahre waren Mehrelektroden-Cochlea-Implantate in klinischer Verwendung. Aber ihre Leistung war ungleichmäßig: Einige Benutzer konnten einige Sprache verstehen, aber viele konnten es nicht. Das Problem lag in den Signalverarbeitungsstrategien, die verwendet wurden, um Geräusche in bedeutungsvolle Muster elektrischer Stimulation umzuwandeln.
Blake Wilson entwickelte Innovationen zur Lösung dieses Problems. 1989 entwickelten Wilson und sein Team, das am Duke University Medical Center und am heutigen RTI International in Research Triangle Park, North Carolina arbeitet, eine neue Signalverarbeitungsstrategie namens kontinuierliche verschachtelte Abtastung oder CIS, die neue und frühere Elemente kombinierte und es ermöglichte, höhere Sprachverständnis-Niveaus für mehr als 80 Prozent der Cochlea-Implantat-Benutzer zu erreichen. Dieser Fortschritt trug dazu bei, das Cochlea-Implantat von einer experimentellen Behandlung in eine Option für die klinische Praxis im Mainstream zu entwickeln.
Vom Labor zu Millionen von Leben
Die klinischen Auswirkungen des Cochlea-Implantats waren enorm und wachsen weiterhin. Mehr als eine Million Menschen haben Cochlea-Implantate erhalten, die ihre Kommunikationsoptionen in einer hörzentrierten Welt erweitern. Unterdessen haben Studien über Cochlea-Implantate das wissenschaftliche Wissen über das menschliche Gehirn transformiert, einschließlich eines erweiterten Verständnisses dafür, wie sich das Gehirn an Geräusche und Sprachinput anpasst.
Der Einfluss des Cochlea-Implantats hat sich auch weit über die Audiologie hinaus erstreckt. Indem gezeigt wurde, dass die Stimulation von nur wenigen Dutzend Elektrodenstellen ein Hörvermögen bereiten könnte, hat es den Weg für aufkommende neurale Prothesen für Vision und motorische Funktion geebnet.
„Diese ganze Geschichte ist eine wunderbare Konvergenz von Feldern," sagte Merkin Prize-Auswahlkomitee-Mitglied Emery Brown, der Edward Hood Taplin Professor für Medizintechnik und Professor für Rechnerische Neurowissenschaft am MIT. „Man hatte Neurophysiologie und grundlegende Neurowissenschaft, um herauszufinden, wie dieses Organ funktioniert, eine Schicht von Ingenieurwesen und Technologieentwicklung, um es zu stimulieren, und dann Verhaltenswissenschaft, um zu bestätigen, dass Patienten tatsächlich wahrnahmen, was geliefert wurde. Es ist ein wahres Beispiel dafür, wie grundlegende, fundamentale Wissenschaft als Grundlage für die Schaffung lebensveränderungstechnologien wirken kann."
QUELLE: Broad Institute
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