Cochlear Implants in Reinnervated Ears

重新神经支配的耳朵中的人工耳蜗

基本信息

  • 批准号:
    8277430
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-06-15 至 2015-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Perception of sound with cochlear implants (CIs) is currently accomplished, in most cases, by stimulating spiral ganglion neuron (SGN) bodies in Rosenthal's canal, since cochleae without hair cells typically lack auditory nerve fibers in the basilar membrane area (BMA). If auditory nerve fibers could be induced to regenerate back into the BMA, stimulation of such fibers could potentially lower the amount of current required for stimulus detection, increase dynamic range, improve temporal response properties and decrease channel interaction, thereby enhancing the perception of CI stimulation. Using recently developed methods, we generated preliminary data demonstrating the feasibility for long-term over-expression of a neurotrophin which targeted to the BMA of deaf ears, leading to robust regrowth of auditory nerve fibers into this tissue. This nerve regeneration was accomplished using non-toxic long-acting adeno- associated viral vectors that delivered into the cochlea using clinically feasible routes. Our proposed experiments will test the global hypothesis that presence of neurotrophins secreted by cells in and around the auditory epithelium will attract and maintain auditory nerve fibers, leading to improvement in measurable parameters of the functional (psychophysical and electrophysiological) responses to CI stimulation. Experiments in Aim 1 will compare the efficiency of BDNF versus NTF3 in attracting neurons to the deaf BMA and characterize the source of the neurons and their position in the tissue. Work in Aim 2 will compare detection threshold levels, dynamic ranges, temporal integration properties, spatial selectivity, and amplitude growth functions using established animal psychophysics procedures and electrically-induced auditory brainstem responses (EABR) in deaf reinnervated cochleae and deaf non-reinnervated cochleae. Aim 3 will determine if auditory nerve fiber regeneration into the BMA improves SGN survival and central connections. Aim 4 will determine how the combined effects of long-term chronic electrical stimulation and neurotrophin over-expression influence SGN cell bodies and projections. These experiments will set the groundwork for clinical methods to induce nerve regeneration that could enhance the outcome of cochlear implant procedures in patients with severe or profound sensorineural hearing loss. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The need to develop methods for inducing, directing and maintaining auditory nerve regeneration has been a critical barrier to the field. Our recent break-through in the application of gene transfer now provides the ability to target cells in the deaf inner ear, and insert genes into these cells for secreting a protein of choice (neurotrophin) leading to stable, long-term nerve regeneration in these ears. Auditory nerve fibers will grow into an area where they will be in close proximity to the cochlear implant electrode. Our proposed studies can, for the first time, test the long-term influence of auditory nerve regeneration on the psychophysical responses to electrical stimulation provided by the cochlear implant. We will further correlate these responses with survival and condition of the neurons and their peripheral and central processes. The outcome of the proposed work may improve communication for thousands of people who have severe or profound hearing impairments and use cochlear implants.
描述(由申请人提供):在大多数情况下,目前通过刺激罗森塔尔运河中的螺旋神经节神经元(SGN)体来完成对耳蜗植入物(CIS)的感知,因为通常没有毛细胞的Cochleae通常缺乏基底膜区域的听觉神经纤维(BMA)。如果可以诱导听觉神经纤维再生到BMA中,那么对此类纤维的刺激可能会降低刺激检测所需的电流量,增加动态范围,改善时间响应特性并降低通道相互作用,从而增强对CI刺激的感知。使用最近开发的方法,我们生成了初步数据,证明了针对聋耳的BMA的神经营养蛋白长期过表达的可行性,从而导致听觉神经纤维的强大再生到该组织中。使用无毒的长效腺相关病毒向量来完成这种神经再生,该病毒载体使用临床上可行的途径传递到耳蜗中。我们提出的实验将检验一个全球假设,即在听觉上皮中和周围细胞分泌的神经营养蛋白的存在将吸引和维持听觉神经纤维,从而改善对CI刺激的功能(心理生理学和电生理学)反应的可测量参数(心理生理和电生理生理学)。 AIM 1中的实验将比较BDNF与NTF3在吸引神经元到聋BMA中的效率,并表征神经元的来源及其在组织中的位置。 AIM 2中的工作将比较检测阈值水平,动态范围,时间整合性能,空间选择性和振幅生长功能,并使用已建立的动物心理物理学程序以及聋哑的Cochleae和聋哑的Cochleae中的动物心理物理学程序(EABR)进行了电动诱导的听觉脑干反应(EABR)。 AIM 3将确定听觉神经纤维再生是否会改善SGN存活和中心连接。 AIM 4将确定长期慢性电刺激和神经营养蛋白过表达的综合作用如何影响SGN细胞体和投影。这些实验将为诱导神经再生的临床方法奠定基础,以增强严重或严重的感官性听力损失患者的耳蜗植入程序的结果。 公共卫生相关性:开发诱导,指导和维持听觉神经再生的方法的需求一直是该领域的关键障碍。现在,我们最近在基因转移应用中的突破可以使聋哑内耳中的细胞靶向细胞,并将基因插入这些细胞中,以分泌选择的蛋白质(神经营养蛋白),从而导致这些耳朵中的稳定,长期的神经再生。听觉神经纤维将成长为与人工耳蜗电极紧邻的区域。我们提出的研究首次可以测试听觉神经再生对人工耳蜗提供的对电刺激的心理物理反应的长期影响。我们将进一步将这些反应与神经元及其周围和中央过程的生存和状况相关。拟议工作的结果可能会改善成千上万患有严重或严重听力障碍并使用耳蜗植入物的人的沟通。

项目成果

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