Essay

„Das wird nie funktionieren!“

Die ersten Träger von Cochlea-Implantaten hörten nicht mehr als einfache Töne und Sprachrhythmen. Wie lief das damals? Die Erzählung eines Pioniers.

Mehr lesen Zuletzt aktualisiert: 04.01.2018

Die ersten Träger von Cochlea-Implantaten hörten nicht mehr als einfache Töne und Sprachrhythmen. Wie lief das damals? Die Erzählung eines Pioniers.

Erwin Hochmair von Erwin Hochmair
In der Sammlung Sound
Lesedauer: 4 Minuten

Mit Hinz und Kunz zu plaudern, daran war vor 40 Jahren nicht zu denken. Heute ist eine Unterhaltung längst kein Problem mehr – und auch die Feinheiten klassischer Musik lassen sich mit Implantaten gut wahrnehmen. Ingeborg und Erwin Hochmair haben einen großen Teil zu dieser Entwicklung beigetragen.

„Der Hörnerv hat 20.000 Fasern – und ihr wollt ein Cochlea-Implantat mit acht Kanälen bauen? Das wird nie funktionieren!“, sagte ein sehr bekannter und sehr geschätzter Physiologe zu Beginn unserer Arbeiten. Er war nicht der Einzige, denn gerade die Physiologen waren sehr skeptisch: Sie wussten um die Komplexität des Hörsystems und um die Fragilität des Innenohrs.

Erste Versuche

Wir, Ingeborg (damals Desoyer) und Erwin Hochmair, gingen im Jahr 1975 wesentlich unbeschwerter an diese Aufgabe heran, als Kurt Burian, der Vorstand der II. HNO-Universitätsklinik des Allgemeinen Krankenhauses in Wien, uns fragte, ob wir eventuell an der Entwicklung eines Cochlea-Implantats (CI) interessiert wären. Er hätte da von einer solchen Entwicklung in den USA gehört.

Ingeborg hatte eben ihre Diplomarbeit in Elektrotechnik an der Technischen Universität in Wien abgeschlossen, sie war von dieser Idee sofort begeistert und hat auch mich mit ihrem Optimismus angesteckt. Wir betrachteten die elektrische Stimulation des Hörnervs als ein Problem, das mit ingenieurmäßigen Mitteln bewältigbar sein sollte. Dabei traf es sich günstig, dass ich mich als Assistent am Institut für Physikalische Elektronik schon sehr ausführlich mit Halbleitern, integrierten Schaltungen und Schaltungstechnik beschäftigt hatte. Bei meinem zweijährigen Forschungsaufenthalt am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, hatte ich integrierte Schaltungen in genau jener Technologie entwickelt, die sich auch für die Schaltungen des Implantats am besten eignen sollte.

Illustration Sprache
© Lym Moreno

Das erste Implantat

Nach einer für heutige Maßstäbe unglaublich kurzen Entwicklungszeit von nur zwei Jahren wurde unser erstes Implantat am 16. Dezember 1977 von Kurt Burian implantiert. Es war das weltweit erste mikroelektronische Mehrkanal-Cochlea- Implantat. Der Vorteil mehrerer Kanäle ist, dass sich damit die unterschiedlichen Tonhöhen wahrnehmen lassen. Das bedeutet: Hohe Töne und tiefe Töne werden auch als solche gehört. Mit Einkanal-Implantaten kann der CI-Nutzer das nicht; er hört alle Töne in einer Tonhöhe.

Um die Elektronik vor der feuchten biologischen Umgebung zu schützen, wurde die Schaltung in einem hermetischen Gehäuse mit hermetischen Kabelauslässen untergebracht. Dieses Implantat kann als Prototyp aller modernen Systeme betrachtet werden, denn es besaß bereits alle wesentlichen Merkmale heutiger Modelle. Wäre damals die CIS-Strategie schon bekannt gewesen, mit der Sprache besser verständlich wurde, hätte unser allererster Patient bestimmt einige Wörter verstehen können. So konnte er zwar Satzrhythmen und Töne wahrnehmen, Sprache allerdings nicht.

Erstmals Sprache verstehen

Die Kodierungsmöglichkeiten für Sprache sind ein weites Feld, und so blieb es zunächst bei psychoakustischen Messungen und Versuchen. Wir befragten die Personen also, wie spezielle Töne bei ihnen ankamen: Waren sie (zu) laut, schmerzten sie im Ohr, wie wurde die Tonschärfe wahrgenommen etc. Der Durchbruch gelang erst mit einem kurz danach entwickelten System, das zwar nur vier Stimulationskanäle hatte, aber das Verstehen einzelner Wörter in leiser Umgebung ermöglichte. Bereits im März 1980 konnte die Patientin C.K. einen Taschen-Sprachprozessor mit nach Hause nehmen. Sie war damit die weltweit erste Person, die über einen tragbaren Prozessor Sprache verstehen konnte.

Das Hören mit Implantat hat sich über die Jahrzehnte enorm verbessert. Grund dafür waren die Entwicklungen in der Sprachkodierung, also der Art und Weise wie der Sprachprozessor des Implantats den einkommenden Schall in seine verschiedenen Frequenzbänder gleichsam zerteilt und in elektrische Signale umwandelt. Ein weiterer Meilenstein war die bilaterale Implantation, also das Versorgen beider Ohren mit Cochlea-­Implantaten: Wer beidseitig hört, versteht Sprache bei Hintergrundlärm besser und kann die Richtung eines Tons bestimmen, was vor allem im Straßenverkehr vorteilhaft ist. In den vergangenen Jahren wurden die Geräte außerdem dahingehend verbessert, dass das Schallsignal noch klarer und deutlicher wahrnehmbar war.

Wie aber kann man sich diese großen Erfolge im Sprachverständnis erklären, von denen wir, und wohl auch andere, zu Beginn unserer Arbeiten nie zu träumen gewagt hätten? Ein ganz wesentlicher Faktor ist zweifelsohne die große, früher sehr unterschätzte Plastizität des Gehirns, das bei ausreichender Motivation eine enorme Anpassungsfähigkeit aufweist. Außerdem hat sich die Sprache als ein sehr robustes Kommunikationsmedium entwickelt, das eine hohe Redundanz aufweist, sodass auch bei Ausfall einiger Merkmale das Verständnis oft nur geringfügig zurückgeht.

Illustration einer Gitarre
© Lym Moreno

Zweiter Schritt: die Zukunft

Musik stellt hier sehr viel höhere Ansprüche an das Hörsystem. Eines der Forschungsprojekte von MED-EL hat das Ziel, vorhandene Kodierungsstrategien weiter zu entwickeln. Dabei geht es nicht nur um genussreicheres Musikhören, sondern auch um das Richtungshören und um ein weiteres Verbessern des Verstehens bei lauten Störgeräuschen. Vollimplantierbare Systeme erscheinen für viele Hörgeschädigte attraktiv. Deren Entwicklung wird bei MED-EL ebenfalls vorangetrieben. Dabei gilt es, noch die eine oder andere Hürde zu überwinden, wie etwa die Entwicklung eines wiederaufladbaren Akkus und hochqualitativer Mikrophone, die nur die Geräusche von außen in das Ohr lassen – und nicht auch die Eigengeräusche des Körpers.

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