Un nuovo dispositivo consente alle persone affette da perdita dell’udito di sentire grazie a impulsi luminosi
In Europa quasi 70 milioni di adulti sono affetti da perdita dell’udito in misura tale da incidere negativamente sulla loro qualità di vita. Si prevede che la cifra raggiungerà i 90 milioni entro il 2015. Gli impianti cocleari, costituiti da dispositivi inseriti chirurgicamente, si sono già dimostrati in grado di trasformare la vita quotidiana di pazienti ipoudenti. Gli impianti cocleari tradizionali trasmettono un segnale a un array di elettrodi collocato nella coclea, che a sua volta stimola elettricamente il nervo cocleare facendogli inviare segnali al cervello. Tuttavia, la stimolazione elettrica ha dei limiti sotto vari aspetti, principalmente perché la forma cocleare limita le possibilità di concentrare strettamente il campo elettrico nella regione desiderata. Grazie a un finanziamento dell’UE, il progetto ACTION (Active implant for optoacoustic natural sound enhancement) ha superato le problematiche associate ai limiti spaziali correlati agli impianti cocleari basati sulla stimolazione elettrica. I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo monocanale fotoacustico, che potrebbe disimpegnare l’orecchio esterno, offrendo ai pazienti un maggior grado di libertà. Ascoltare con la luce ACTION ha proceduto dalla scoperta che la luce laser infrarossa a impulsi è in grado di innescare l’attività uditiva nelle cellule ciliate. “Il progetto si affida all’impiego della luce laser per creare un’onda sonora nel liquido della coclea,” spiega il coordinatore del progetto Mark Fretz. “Diversamente dagli impianti tradizionali che si servono di correnti elettriche, la stimolazione fotoacustica si affida alle cellule ciliate funzionali per convertire le onde sonore in segnale elettrico.” La luce laser viene utilizzata per produrre un’onda sonora che si muove attraverso il liquido della coclea che sposta le piccolissime cellule ciliate, le quali reagiscono generando un segnale elettrico che passa lungo il nervo acustico fino al cervello, dove viene percepito come suono. Il dispositivo utilizzato come fonte luminosa per la stimolazione ottica è un laser a cavità verticale a emissione superficiale (VCSEL) con efficienza wall-plug nella parte infrarossa dello spettro. Dato che la luce ad alta intensità ha maggiore probabilità di generare un suono udibile nel liquido della coclea, i partner del progetto hanno progettato una nuova lente ultrasottile realizzata in silicio per collimare la luce del VCSEL. Il VCSEL è stato sigillato ermeticamente all’interno di un contenitore in zaffiro biocompatibile, che lo protegge dai fluidi corporei e impedisce effetti negativi sul corpo da parte di eventuali materiali tossici. ACTION ha scelto lo zaffiro per le sue caratteristiche di biostabilità, biocompatibilità e la bassissima permeazione riguardo al vapore acqueo, nonché la trasparenza ottica necessaria per il dispositivo. I partner del progetto hanno anche lavorato allo sviluppo di un substrato flessibile biocompatibile, in grado di accogliere i fili metallici necessari per collegare il VCSEL all’alimentazione. Rivestimenti antiincrostazioni appositamente progettati possono impedire la crescita di tessuto corporeo sull’involucro di zaffiro. Il tessuto corporeo che aderisce assorbe la luce del VCSEL, riducendo pertanto l’efficienza del dispositivo. Funzionalità ottimizzata Il dispositivo miniaturizzato appena sviluppato ha le dimensioni di un adattatore medio di laptop. Il dispositivo di prossima generazione sarà in grado di misurare i potenziali d’azione composti (CAP) generati fotoacusticamente. “È la prima volta che l’uso di una fonte luminosa interamente inserita nella coclea non modificata è in grado di attivare la generazione di un CAP” spiega Fretz. “Finora, i CAP nella coclea potevano essere ottenuti soltanto con fonti luminose esterne collegate a una guida luminosa a fibra ottica o con cellule modificate fotogeneticamente.” Per giungere alla realizzazione di tali sistemi, occorre superare numerose problematiche, tra cui un’ulteriore miniaturizzazione dell’involucro di zaffiro da inserire più all’interno della coclea. Inoltre, occorre ridurre almeno del doppio il consumo di energia del dispositivo, per ottenere un tempo di funzionamento accettabile prima della ricarica della batteria. Il nuovo dispositivo di ACTION richiede la presenza di cellule ciliate nella coclea. I pazienti privi di cellule ciliate funzionanti in una determinata regione potrebbero in futuro avvalersi di un impianto cocleare tradizionale e uno laser, integrati in un unico dispositivo.
Parole chiave
Non udente, impianti cocleari, ACTION, fotoacustico, miglioramento del suono, luce laser