10.04.2012

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Wie man Licht hören macht

Mit Mikro-Leuchtdioden wollen Wissenschaftler Implantate für Menschen mit Hörstörungen verbessern

Leuchtdioden entwickeln, die Nervenzellen der Hörschnecke stimulieren: Das ist das Ziel des Grundlagenprojekts „Licht hören“ von Prof. Dr. Ulrich T. Schwarz, Inhaber des Lehrstuhls für Optoelektronik am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg und Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, und Dr. Patrick Ruther vom Lehrstuhl für Materialien der Mikrosystemtechnik am IMTEK. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt, das vom Fraunhofer IAF koordiniert wird.

Hörstörungen sind die häufigsten sensorischen Defizite des Menschen. Allein in Deutschland leben etwa 14 Millionen Betroffene. Das in den 1970er Jahren erstmals eingesetzte Cochlea-Implantat ist eine Neuroprothese, die die Nervenzellen der Hörschnecke, die Cochlea, durch Elektrostimulation anregt. Bei Kindern mit angeborenen Hörschäden werden sie heute standardmäßig eingesetzt. Der Ansatz des Projekts „Licht hören“ sieht vor, die Nervenzellen nicht elektronisch, sondern optogenetisch zu stimulieren – mit Hilfe von Mikro-Leuchtdioden in Form linearer Ketten. Dies soll die Wahrnehmung von Sprachmelodie und Musik sowie das Verständnis von Sprache bei Hintergrundgeräuschen verbessern. Angeregt werden licht-sensibilisierte Nervenzellen im Innenohr, zum Beispiel mit blauem Licht von geringer Intensität. Die Hals-Nasen-Ohren-Klinik der Universität Göttingen und der Starnberger Cochlea-Implantat-Hersteller MED-EL haben bei Mäusen nachgewiesen, dass der Ansatz Erfolg verspricht.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IMTEK und des Fraunhofer IAF entwickeln gemeinsam die Mikro-Leuchtdioden und integrieren sie in flexible Sonden, die in den winzigen Gehörgang im Innenohr passen. Mit ihnen lässt sich die Zahl der stimulierenden Kanäle erhöhen, wodurch die Frequenzauflösung beim Hören um ein bis zwei Größenordnungen ansteigt. Das Know-how zu flexiblen und bio-kompatiblen Sonden kommt vom IMTEK-Lehrstuhl Materialien der Mikrosystemtechnik, dessen Inhaber Prof. Dr. Oliver Paul ist. Das Fraunhofer IAF trägt mit seiner Technologie dazu bei, Gallium-Nitrid-basierte Mikro-Leuchtdioden herzustellen, die 0,01 Quadratmillimeter groß und wenige Mikrometer dick sind. Eine gemeinsame Herausforderung ist die Integration der Polymer- und Gallium-Nitrid-Halbleiter-basierten Prozesse.

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