Auditorische Neurowissenschaften und Optogenetik
Was wir tun
Hören und Kognition sind eng miteinander verbunden – Hörverlust gilt als einer der bedeutendsten Risikofaktoren für die Entwicklung von Demenzerkrankungen. In unserer Gruppe erforschen wir die neurobiologischen Grundlagen kognitiver Prozesse beim Hören und nutzen fortschrittliche Primatenmodelle, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Unser Ziel ist es, zu verstehen, wie Hören und Kognition zusammenwirken, um so die Entwicklung effektiverer Rehabilitationsstrategien voranzutreiben.
Unser Gehirn muss die unzähligen Sinneseindrücke, mit denen wir alle täglich konfrontiert werden, verarbeiten, um sich im Leben zurechtzufinden. Wir müssen kategorisieren, lernen, uns erinnern, uns anpassen und aufmerksam sein, um in unserer Umgebung angemessen reagieren und handeln zu können. Das auditorische System ist ein besonders faszinierendes Beispiel für diese Leistungen, da wir zum Beispiel Sprache stark nutzen, um Rückschlüsse auf unser soziales Umfeld zu ziehen und mit anderen zu interagieren. Das Labor für auditorische Neurowissenschaften und Optogenetik (ANO) untersucht, wie das auditorische System akustische Informationen bei normalem Hören verarbeitet, und zielt darauf ab, die Wiederherstellung des Gehörs für Gehörlose zu verbessern.
In Anbetracht der Tatsache, dass etwa fünf Prozent der Weltbevölkerung eine Behandlung von Hörschäden benötigen, besteht ein großer ungedeckter klinischer Bedarf an einer verbesserten Hörwiederherstellung, die über die derzeitigen Hörgeräte und Cochlea-Implantate hinausgeht. Daher arbeiten wir mit Weißbüscheläffchen für späte präklinische Studien zur Gentherapie und zu optischen Cochlea-Implantaten, die auf bahnbrechenden Arbeiten an Nagetieren aufbauen, die am Institut für Auditorische Neurowissenschaften der Universitätsmedizin Göttingen durchgeführt wurden. Wir haben uns für die Arbeit mit Weißbüscheläffchen entschieden, da sie als nicht-menschliches Primatenmodell für genetische Manipulationen geeignet sind, über eine reichhaltige stimmliche Kommunikation verfügen und auch aus diesem Grund das Interesse der auditorischen Neurowissenschaftler:innen auf sich gezogen haben. Wir haben die Verwendung von nicht-krankmachenden Viren als Genfähren und die Cochlea-Implantat-Operation sowie die physiologische und verhaltensbiologische Analyse des Gehörs bei Weißbüscheläffchen eingeführt.
In Zusammenarbeit mit dem Behr-Labor (siehe GFP-Marmoset) arbeiten wir an der Modellierung menschlicher genetischer Hörstörungen. Wir konzentrieren uns derzeit auf die auditorische Synaptopathie, die durch Mutationen im OTOF-Gen verursacht wird, das für das Haarzellenprotein Otoferlin kodiert. Es besteht die große Hoffnung, dass OTOF-bedingte Hörstörungen durch eine AAV-vermittelte Gentherapie geheilt werden können, die auf einer teilweisen Wiederherstellung der Hörfunktion in Mausmodellen beruht (Al-Moyed et al., 2019; Akil et al., 2019; Rankovic et al., 2021). Es bleibt jedoch noch viel zu tun, um diese Ansätze in eine klinische Anwendung zu überführen. Wir wollen einen Beitrag zu diesen wichtigen Bemühungen leisten, indem wir zunächst den Gentherapieansatz in Mäusen optimieren und ihn dann auf das neu geschaffene Primatenmodell der OTOF-bedingten Hörschädigung übertragen.
Das Cochlea-Implantat, das weltweit von mehr als einer Million Hörgeschädigten verwendet wird, ermöglicht in der Regel ein offenes Sprachverständnis und gilt als die erfolgreichste Neuroprothese. Dennoch bleiben das Hören in lauten Umgebungen und die Musikwiedergabe eine Herausforderung, vor allem wegen der schlechten Frequenz- und Intensitätsauflösung, die sich aus der breiten Stromausbreitung von jedem der ein bis zwei Dutzend Elektrodenkontakte ergibt (siehe Abbildung oben: Elektrisches Cochlea-Implantat). Da sich Licht räumlich gut eingrenzen lässt, verspricht die optogenetische Stimulation des Spiralganglions der Cochlea eine grundlegende Verbesserung der Frequenz- und Intensitätskodierung im Vergleich zu elektrischen Cochlea-Implantaten. In unserer präklinischen Arbeit mit Nagetieren und Weißbüscheläffchen entwickeln wir Gentherapie und optische Cochlea-Implantate für eine zukünftige klinische optogenetische Hörwiederherstellung. Die Zusammenarbeit mit akademischen Partnern in Freiburg und Chemnitz sowie mit der Industrie (OptoGenTech und MED-EL) ist für diese Aufgabe von größter Bedeutung.
In den Medien
Tobias Moser - Lauréat du Grand Prix scientifique 2020 (engl., subtitles: french)
Tobias Moser - Lauréat du Grand Prix scientifique 2020
Conférence magistrale de Tobias Moser, Grand Prix scientifique 2020 (engl.)
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Professor Tobias Moser erhält den Ernst Jung-Preis für Medizin 2017
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Hören mit Licht - optische Cochlea-Implantate (2016)
Hören mit Licht - optische Cochlea-Implantate
Publikationen
- Kunze K, Gossler C, Peters V, Keppeler D, Moser T, Schwarz UT
Microlens arrays for multichannel laser-to-waveguide coupling
Appl Optics, 2024, 63(22):5876-5885 - DOI - - Huet A, Mager T, Gossler C, Moser T
Toward optogenetic hearing restoration
Annu Rev Neurosci, 2024, 47:103-121 - DOI - - Späte E, Zhou B, Sun T, Kusch K, Asadollahi E, Siems SB, Depp C, Werner HB, Saher G, Hirrlinger J, Möbius W, Nave KA, Goebbels S
Downregulated expression of lactate dehydrogenase in adult oligodendrocytes and its implication for the transfer of glycolysis products to axons
Glia, 2024, 72(8):1374-1391 - DOI - - Moser T, Chen H, Kusch K, Behr R, Vona B
Gene therapy for deafness: are we there now?
EMBO Mol Med, 2024, 16:675-677 - DOI -