Einfluss einer Cochlea-Implantat Stimulation mit hohen Stromstärken auf die peripheren und zentralen Strukturen der aufsteigenden Hörbahn

Cochlea-Implantat-Träger können langfristig mit hohen Stimulationsintensitäten stimuliert werden. Es ist bisher nicht bekannt, ob eine hohe Stimulationsintensität funktionelle und/oder morphologische Veränderungen in peripheren und/oder zentralen Strukturen auslösen kann. Dies wurde im Promotionsvorhaben anhand von zwei Studien versucht aufzuklären. In einer Kurzzeitstudie wurden unilateral taube Tiere mit einem speziellen Elektrodenträger für Tiere versorgt. Der CI-Prozessor erhielt einen akustischen Input von 65 dB SPL und stimulierte den Hörnerv 2 x 4 Stunden. Es wurden die Impedanzen, die elektrisch evozierten Hörnervenantworten (eCAP) und die elektrisch evozierten Hirnstammableitungen (eABR) intraoperativ, nach vier und acht Stunden Stimulation gemessen. Nach dem Experiment wurden µ-CT-Scans der Cochlea mit implantierter CI-Elektrode durchgeführt und die Elektrodenposition bestimmt. In einer Langzeitstudie wurden den Tieren unilateral max. fünf Elektroden eines humanen Implantats inseriert. Der CI-Prozessor bekam 16 h am Tag für 5 Tage die Woche für 90 Stimulationstage einen akustischen Input von max. 65 dB SPL. Nach der Stimulationszeit wurde die Spiralganglionneuronendichte (SGN-Dichte) und die Zelldichten des dorsalen Nucleus cochlearis (DCN) histologisch ermittelt. In beiden Versuchen wurden jeweils folgende Gruppen gebildet: eine niedrige, mittlere und eine hohe Stimulationsintensitätsgruppe sowie in eine implantierte nicht stimulierte Kontrollgruppe. Nach kurzzeitiger Stimulation mit hohen Stimulationsintensitäten zeigten sich Veränderungen in den elektrophysiologischen Messungen. Die Schwellenwerte der eCAP-Messungen bei hohen Stimulationsintensitäten stieg in bestimmten Bereichen signifikant an, bei gleichzeitiger Amplitudenabnahme. Die eABR-Daten zeigten keine Unterschiede zwischen den Stimulationsgruppen. Allerdings waren die Schwellenwerte in der Kontrollgruppe in einigen Bereichen signifikant niedriger. Anhand von µ-CT-Scans konnten die Elektrodenpositionen bestimmt und mit den Messungen nach acht Stunden Stimulation korreliert werden. Signifikante positive Korrelationen ergaben sich beim Vergleich des Elektrodenabstandes zur Modioluswand und des Intracochleäre-Positions-Indexes mit den Impedanzen. Nach chronischer Stimulation mit hohen Stimulationsintensitäten konnte gezeigt werden, dass im Elektrodenbereich eine hohe Stimulationsintensität zu einer geringeren SGN-Dichte führte und im Gegensatz dazu im elektrodenfreien Bereich zum Erhalt von Neuronen beitrug. Im DCN führte eine hohe Stimulationsintensität ipsilateral im Elektrodenbereich zu einem Zellerhalt. Wenn die Ergebnisse der vorliegenden tierexperimentellen Studie auf den Menschen übertragen werden können, sollte eine Stimulation mit hohen Stimulationsintensitäten kritisch betrachtet werden, da sie bereits nach kurzer Applikation zu Veränderungen in der peripheren Verarbeitung elektrischer Reize führt, die sich langfristig nachteilig auf die cochleäre Gesundheit von CI-Patienten auswirken können.