استفاده از نور برای تحریک اعصاب شنوایی

محققان "دانشگاه گوتینگن" آلمان در مطالعه اخیرشان از نور برای تحریک اعصاب شنوایی حیوانات ناشنوا استفاده کرده‌اند.این فناوری برای بهبود کیفیت صدا "پروتز کاشت حلزونی" (cochlear implants) توسعه داده شده است.پروتز کاشت حلزونی، ابزاری الکترونیکی است که از طریق جراحی در گوش داخلی قرار گرفته و احساس شنیدن صدا در افراد ناشنوا یا کم شنوای عمیق را فراهم می‌کند.کاشت حلزونی تنها شکلی از مداخلات پزشکی است که می‌تواند به واسطه تحریک الکتریکی عصب شنوایی مقداری از شنوایی را به فرد ناشنوای مطلق بازگرداند.در حدود سه دهه قبل، کاشت حلزونی برای اولین بار به شکل ابزاری تک الکترودی که عمدتاً برای افزایش توانایی لب خوانی و کمک به فرد در آگاهی از صداها استفاده می‌شد، معرفی شد. اما امروزه ابزارهای چند الکتروده پیشرفته‌ای موجود هستند که امکان مکالمات تلفنی را نیز به کاربران کاشت‌شده می‌دهند.طبق آمارهای موجود، تا ماه آوریل ۲۰۰۹ میلادی تقریباً ۱۸۸ هزار نفر در سرتاسر جهان این پروتز را دریافت کرده‌اند. در ایالات متحده نیز ۳۰ هزار بزرگسال و ۳۰ هزار کودک دریافت‌کننده این پروتز بوده‌اند و هر روز نیز بر میزان کاربران آن افزوده می‌شود.

اگرچه محققان همچنان هم در حال توسعه پروتزهای کاشت حلزونی هستند، اما وضوح فرکانس پایین یکی از نقص‌های این پروتزها است.اکنون محققان آلمانی بر این باورند استفاده از نور می‌تواند این مشکل را حل کند، زیرا نور می‌تواند سلول‌های شنوایی را تحریک کند. به همین منظور محققان از تکنیک "اپتوژنتیک" (optogenetics) برای تبدیل برخی از سلول‌ها به سلول‌های حساس به نور استفاده کردند.اپتوژنتیک با پیشرفت تکنیک‌های تصویربرداری در قرن اخیر، مطالعه و بررسی عملکردهای مغزی را سرعت بخشیده‌ است و تکنولوژی اپتوژنتیک قدمی است به سوی بررسی‌های دقیق‌تر. روش‌ها و ابزار تک مولفه‌ای قابل اعتماد که بتوانند تنها یک اپسین (ترکیبی که شامل بخش پروتئینی شبکیه است) را هدف قرار بدهند و هم‌چنین میزان حساسیت نوری از عناصر مهم در این روش هستند که امکان مطالعه عملکرد دقیق و خاص سیستم عصبی را ایجاد می‌کنند.

اپتوژنتیک همان‌طور که از اسمش پیداست، استفاده همزمان از اپتیک و ژنتیک برای تشخیص عملکرد سلول‌های خاص در بافت‌های زنده است. به طور مثال ژن‌های اپسینی- میکروبی می‌توانند برای کنترل نوری عملکردهای تعریف شده‌ای در مجموعه‌ای از سلول‌های عصبی استفاده شوند.نخست محققان روش خود را در بر روی جربیل‌هایی که می‌توانستند بشنوند، آزمایش کردند. سلول‌های این جربیل‌ها به صورت ژنتیکی اصلاح شده بود و در گوش آنها نیز یک منبع نور کاشته شده بود. جِربیل یا جِرد نام گروهی از جوندگان کوچک است که در زیرخانواده جربیلیان از خانواده موش‌سانان قرار می‌گیرند.سپس محققان این حیوانات را برای پاسخ دادن به صداهای خاص آموزش دادند. هنگامی که این صداها در واقع تولید نمی‌شد، بلکه در داخل سر آنها با استفاده از نور تحریک می‌شد، آنها تصور می‌کردند این صداهای واقعی هستند و به آن واکنش نشان می‌دادند. آزمایش مشابه نیز بر روی جربیل‌های ناشنوا انجام گرفت و محققان دریافتند که توسط تحریک نوری، این حیوانات قادر به شنیدن خواهند بود.در آزمایشات آینده محققان قصد دارند تا این آزمایش را بر روی گروه دیگری از حیوانات انجام دهند، محققان امیدوارند تا روزی بتوانند این آزمایش را بر روی انسان‌ها نیز انجام دهند.