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1957 - Cochlea-Implantat

Das Cochlea-Implantat ist ein kleines Gerät, das bei Menschen mit schwerer Schallempfindungsschwerhörigkeit eingesetzt wird und ihnen wieder ermöglicht zu hören. Es besteht aus einem Mikrofon, das den Schall aufnimmt, einem Sprachprozessor, der die Schallwellen in elektrische Impulse umwandelt, die dann über die Sendespule an die Elektroden in der Hörschnecke (Chochlea) übertragen werden. Diese Elektroden stimulieren dann den Hörnerv, der die Impulse ans Gehirn weiterleitet. Mikrofon, Sendespule und Sprachprozessor werden außerhalb am Körper getragen. Das Cochlea Implantat (CI) umgeht also die beeinträchtigten Innenohrstrukturen und leitet die Schallinformationen als elektrische Impulse direkt an den Hörnerv. (1)

Pioniere

1800: Alessandro Volta (1745-1827), ein italienischer Physiker und Erfinder der Batterie, wagte ein Selbstexperiment, in dem er Batterien mit zwei Metallstäben verband. Diese führte er sich in sein Ohr ein, dabei bemerkte er ein Rütteln in seinem Kopf und nahm ein Geräusch wahr. In den darauffolgenden Jahren führten unterschiedliche Wissenschaftler an sich selbst Versuche mit verschiedenen Stromstärken durch. (1)

1855 verwendete Duchenne de Boulogne erstmals Wechselstrom für diese Art des Versuchs. Im späteren Verlauf wurden noch andere Stromquellen eingesetzt. (2)

Erste Versuche

1957 entwickelten der Elektrophysiologe André Djourno (1904-1996) und der Otologe Charles Eyriés in Paris das erste funktionierende Cochlea Implantat. Am 25. Februar 1957 wurde es einem gehörlosen Patienten implantiert, woraufhin dieser in der Lage war, Geräusche und einfache Worte zu erkennen. Außerdem wurde seine Fähigkeit des Lippenlesens verbessert. Die Arbeit von Djourno und Eyriés wurde nur in Frankreich veröffentlicht. (2, 3)

1963 starteten Fritz Zöllner, Otologe aus Freiburg, und Wolf-Dieter Keidel, Sinnesphysiologe aus Nürnberg, ein eigenes Projekt, das vorsah, die Elektroden in der Cochlea zu platzieren. Zöllner und Keidel erbrachten wichtige Erkenntnisse, die später verwirklicht werden konnten. (1)

1964 implantierte Blair Simmons von der Stanford University ein Implantat mit 6 Elektroden. Er zeigte mit diesem Versuch erfolgreich, dass mit verschiedenen Stimulationen verschiedene Empfindungen einhergehen. (2)

Das Cochlea Implantat wird einsatzreif

1960er Jahre: William F. House erfuhr von der Arbeit der beiden Wissenschaftler Djourno und Eyriés. In Zusammenarbeit mit den Brüdern John Doyle, Neurochirurg, und James Doyle, Elektroingenieur, entwickelte House ein Cochlea-Implantat aus Golddraht, das er den beiden ersten Patienten einsetzte. Die Resultate waren vielversprechend, wurden aber durch lokale Infektionen beeinträchtigt. (3, 4)

House arbeitete mit dem Elektroingenieur Jack Urban zusammen. Urban entwickelte ein Operationsmikroskop und löste die bei der Entwicklung der Implantate auftretenden mechanischen und elektronischen Probleme. Anfangs wussten weder Urban noch House, welche Art Strom sie verwenden sollten, um den Patienten das Hören zu ermöglichen, „so we just had to experiment“. Der erste freiwillige Patient war Charles Graser, ein Hochschullehrer, der schwere Verbrennungen erlitten hatte und durch die Einnahme des Antibiotikums Streptomycin vollständig ertaubt war. 1972 war Graser der erste Patient, der mit einem Langzeitmplantat das Testlabor verließ. (4) Das von House entwickelte Implantat hatte nur eine Elektrode, um die Informationen zum Hörnerv zu leiten und war dadurch kostengünstiger, aber genauso gut und auch für die Armen in aller Welt erschwinglich. (5)

1978: Graeme Clark von der Universität Melbourne implantiert weltweit das erste mehrkanalige intracochleäre System mit transkutaner (über die Haut) Übertragung und tragbarem Sprachprozessor. (2)

Die Rolle der Tierversuche

In den frühen 1970er Jahren gab es sehr kontroverse Diskussionen um das Cochlea Implantat. Man bezweifelte den Sinn und Erfolg dieser Methode und forderte angesichts einer solch rigorosen Methode die Überprüfung in „Tiermodellen“. (3) Deshalb führte House einige seiner Studien zum Cochlea Implantat an Patienten und Tieren durch. (6)

Eine Gruppe Wissenschaftler an der Universität von San Francisco unter Leitung von Michael Merzenich und Robert Schindler überprüften in der zweiten Hälfte der 1970er Jahre die Sicherheit und Anwendbarkeit von Langzeitimplantaten im sogenannten „Katzenmodell“. (3) Üblicherweise wird dabei gesunden jungen, teilweise neugeborenen Katzen eine hörschädigende Substanz wie Neomycin ins Innenohr oder unter die Haut gespritzt. Nach der Ertaubungsphase werden den Katzen Elektroden implantiert, um die Hörfähigkeit zu testen. (7, 8)

Alle Tierversuche wurden erst nach der eigentlichen Erfindung des Cochlea-Implantats durchgeführt und dienten nur der Bestätigung der Ergebnisse der klinischen Forschung. Sie waren zu keinem Zeitpunkt an der Entwicklung beteiligt. Entscheidend für die Entwicklung waren erfindungsreiche, experimentierfreudige und mutige Wissenschaftler, vertrauensvolle Patienten und Ingenieure, die entsprechende Geräte wie das Operationsmikroskop, die Batterie und verträgliche Materialien entwickelten. Angesichts der Tatsache, dass es um ein Gerät geht, das von menschlicher Sprache verursachte Schallwellen in elektrische Impulse umwandelt und über den Hörnerven zum Hörzentrum leitet, fragt man sich doch, wie man auf die Idee kommen kann, dieses Gerät an Tieren zu testen, die einerseits ein vielfach empfindlicheres Hörorgan haben, andererseits nicht sprechen können. Die Entwicklung des Cochlea-Implantats ist ein weiteres Beispiel für die Absurdität des Tierversuchs.

Quellen

(1) Kapek, Claudia: Die Geschichte des Cochlea-Implantats, Ein technisches Wunderwerk erobert die Welt. Historisches 29.03.2017 (abgerufen am 3.9.2018)
(2) Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Informatik und Gesellschaft – Gruppe EE; Elektronische Ersatzteile für den Körper: Das Cochlea Implantat (abgerufen am 3.9.2018)
(3) Niparko, John K.; Nager, George T.: Cochlear Implants: Principles & Practices. 2nd Edition 2000, Philadelphia; London: Lippincott Williams & Wilkins
(4) Smaka, Carolyn: Audiology online: Interview with William House, 29. August 2011 (abgerufen am 3.9.2018)
(5) Martin, Douglas: Dr. William F. House, Inventor of Pioneering Ear-Implant Device, Dies at 89, The New York Times 15. Dezember 2012 (abgerufen am 3.9.2018)
(6) Jung, Ute; Die geschichtliche Entwicklung des Cochlear-Implants (PDF, abgerufen am 3.9.2018)
(7) Kral, A. et al.: Postnatal cortical development in congenital auditory deprivation. Cerebral Cortex 2005; 15(5): 552-562
(8) Dinse, H. et al.: Optical imaging of cat auditory cortex cochleotopic selectivity evoked by acute electrical stimulation of a multi-channel cochlear implant. European Journal of Neuroscience 1997; 9: 113-119

3.9.2018
Katharina Feuerlein, Ärztin

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