In this episode, we speak with Prof. Tobias Moser, the director of the Institute for Auditory Neuroscience Göttingen in Germany, also a spokesperson for the Cluster of Excellence Multiscale Bioimaging. Professor Moser and his colleagues put tremendous effort into studying how the auditory system processes information quickly and precisely, aiming to understand its molecular and cellular mechanisms. Through various methods, they examine the structure and function of auditory synapses from molecular to system levels. In this episode, we will explore topics such as the mechanics of hearing and common causes of hearing impairment. We will also talk about cutting-edge technologies that aim to restore hearing in patients but also many more exciting topics.

Our channel is supported by International Max Planck Research School (IMPRS) for Neurosciences as well as Cluster of Excellence Multiscale Bioimaging (MBExC) in Göttingen, Germany. The views presented on this channel are not representative of IMPRS or MBExC.

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Prof. Dr. Tobias Moser (Universitätsmedizin Göttingen) spricht im Rahmen der öffentlichen Ringvorlesung "Herz und Hirn gemeinsam im Fokus" an der Universität Göttingen. Die Veranstaltung fand am 7. November 2023 in der Aula am Wihelmsplatz statt. Es moderierte Prof. Dr. Claudia Steinem (Universität Göttingen).

Erkrankungen des Herzens und des Gehirns gehören zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Manche Erkrankungen betreffen sogar beide Organe. Obgleich Herz und Gehirn auf den ersten Blick sehr unterschiedlich erscheinen, weisen ihre elektrisch erregbaren Hauptzellen viele Gemeinsamkeiten auf. Beide verwenden ähnliche Funktionseinheiten, die der Erregbarkeit der Zellen dienen und über die sie physiologische Leistungen als Teil aktiver Netzwerke erbringen. Fehlfunktionen dieser Nanomete-kleinen Einheiten führen oft zu Erkrankungen.

Ziel des Göttinger Exzellenzclusters „Multiscale Bioimaging: von molekularen Maschinen zu Netzwerken erregbarer Zellen“ (MBExC) ist, diese Funktionseinheiten von Herz- und Nervenzellen zu verstehen, um daraus neue Diagnostik- und Therapieansätze entwickeln und gesellschaftlich relevante Fragen in der Herz- und Hirnforschung beantworten zu können.

Im Rahmen der Ringvorlesung gewähren MBExC-Wissenschaftler*innen am Beispiel spannender Forschungsergebnisse umfassende Einblicke in den einzigartigen Forschungsansatz des Clusters. Sie stellen innovative Technologien vor, die ihren Ursprung oft in Göttinger Pionierarbeiten haben und am MBExC weiterentwickelt werden, und zeigen auf, wie genau man heutzutage in das Gewebe und die Zelle „hineinschauen“ kann. All diese Technologien liefern uns einzigartige Einblicke in unser Herz und unser Gehirn.

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Klänge aller Art bringen die Welt in den Kopf: Dafür ist unser Hörsystem ebenso komplex wie genial.

Allerdings kann dabei auch einiges schief gehen. Deswegen erfahrt ihr in dieser Folge nicht nur, wie Hören funktioniert, sondern auch, wie ein Forscherteam daran arbeitet, schwerhörigen und tauben Menschen zu helfen. Die Idee: Betroffene sollen mithilfe von Licht hören. Als Interviewgast ist diesmal Prof. Dr. Tobias Moser dabei. Er ist der Leiter des 25-köpfigen Forscherteams, Neurowissenschaftler und Hals-Nasen-Ohren-Arzt.

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Prof. Dr. med. Tobias Moser is a neuroscientist and otolaryngologist at the Göttingen Campus in Germany. He heads the Institute for Auditory Neuroscience at the University Medical Center Göttingen and leads research groups at the German Primate Center and the Max-Planck-Institute for Multidisciplinary Sciences. His main areas of research are synaptic coding and processing of auditory information, disease mechanisms of deafness and innovative approaches to the restoration of hearing in the deaf.

Hearing impairment affects half a billion people worldwide. If left untreated, it impedes speech acquisition, causes social isolation, and increases the risk for depression and cognitive decline. Tobias Moser and his team have fundamentally advanced our mechanistic understanding of hearing and hearing impairment. To tackle this very widespread and disabling disorder, they are developing gene therapy strategies and novel optical cochlear implants, which promise to transform hearing restoration.

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Für gesunde Menschen ist die Fähigkeit zu Hören selbstverständlich. Dabei ist das, was unser Hörsinn mit den gleichen Zellen tagein-tagaus leistet, ein einziges Wunderwerk! Versuchen Sie sich vorzustellen, dass Schwingungen im Inneren des Ohres von kleiner als einem milliardstel Meter wahrgenommen werden können! Oder dass Sie mithilfe von einer millionstel Sekunde Zeitunterschied zwischen zwei Tönen genau den Ort der Schallwelle erfahren!
Oft sind erst erlebte Einschränkungen Anlass, sich mehr mit dem Hörsinn zu beschäftigen. Wenn der Hörsinn versagt, gerät ein wesentliches menschliches Bedürfnis – lautsprachliche Kommunikation – in Gefahr. Das betrifft ca. 17 Millionen Menschen in Deutschland und 470 Millionen global. Bislang gibt es für die häufigste Form der Schwerhörigkeit, die Innenohrschwerhörigkeit, keinen ursächlichen Behandlungsansatz. Aktuelle Forschung verspricht hier jedoch Fortschritte für ausgewählte Formen der erblichen Schwerhörigkeit. Eine erste klinische Studie zur Gentherapie wurde bereits durchgeführt und innerhalb der jetzigen Dekade sind mehrere Gentherapie-Studien geplant. Dies wird jedoch nur der relativ kleinen Gruppe, für deren Gendefekt die Gentherapie konzipiert wurde, helfen können, besser zu hören. Regenerative Medizin zum Ersatz verlorener Sinnes- und Nervenzellen ist ein weiteres Zukunftsfeld. Ein klinischer Einsatz der regenerativen Medizin wird wohl noch Forschung über ein bis zwei Dekaden erfordern. Bis dahin werden Hörgeräte und Cochlea-Implantate für die Mehrheit der Innenohrschwerhörigen die einzigen Möglichkeiten zu einer Hörverbesserung bleiben. Allerdings ist die Hörqualität insbesondere beim Cochlea-Implantat deutlich schlechter: dies liegt unter anderem an der begrenzten Übertragung von Information über die Tonhöhen. Um dies zu verbessern, werden aktuell optische Cochlea-Implantate entwickelt. Anstatt Schallwellen in elektrische Signale umzuwandeln, transformieren wir in unseren Experimenten Schallwellen in Lichtsignale, weil Licht besser als Strom fokussiert werden kann. Das Licht wird durch "Lichtschalter" in den Hörnervenzellen erkannt und führt so zu einer Hörwahrnehmung, was im Tierexperiment bereits gelingt. Deswegen könnten mit "Licht-Hören" mehr Information über die Schallfrequenzen weiter-gegeben und der Hörsinn für Schwerhörige zukünftig differenzierter stimuliert werden.

Klicken Sie hier um die Aufzeichnung des Vortrags anzusehen (in Deutsch).

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Eine spezielle Neuroprothese kann vielen Hörgeschädigten helfen: das Cochlea-Implantat. Dr. Daniel Keppeler und seine Partner möchten das Implantat nun verbessern. Dazu muss jedoch ein neuer Weg beschritten werden: eine Gentherapie, die Licht hörbar macht.
Wir erklären, wie das neue System funktioniert und besprechen, welche Hürden die Forschenden bereits überwunden haben, welche Anstrengungen noch vor ihnen liegen, und bis wann die neue Technik den Gehörlosen zur Verfügung könnte.

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Prof. Moser erklärt die optogenetische Wiederherstellung des Hörsinns und beantwortet Fragen dazu in einer Folge der Videoserie "Lautstark" der Deutschen Cochlea Implantat Gesellschaft. Video mit Untertiteln.

Prof. Moser giving a presentation on and answering questions about optogenetic hearing restoration in a video series by the German Cochlear Implant Society. Video in German language with German captions.

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Dr. Alexander Dieter was awarded the Friedrich Hirzebruch Dissertation Prize 2021 for his dissertation on Optical Cochlear Implants at the Institute of Auditory Neuroscience of the University Medical Center Göttingen, Germany. He worked on an innovative method of hearing restoration using light. Even though a long way remains to be gone before reaching clinical application, preclinical work suggests that optogenetic hearing restoration might improve the quality of artifical sound encoding in the future. (German video with English subtitles)

Click here to read the article at studienstiftung.de.

Even when we sleep, part of us is alert. Our sense of hearing is on duty 24 hours a day, detecting danger, helping us communicate, and orienting us. But hearing often suffers from sensory overload and stress.

Für viele hochgradig schwerhörige und taube Menschen ist ein elektrisches Cochlea-Implantat (CI) eine wertvolle Hilfe. Die Prothese in der Hörschnecke des Innenohrs (Cochlea) bietet ihnen mehr Teilhabe und damit höhere Lebensqualität – auch wenn der Höreindruck durch das Implantat bei weitem nicht perfekt ist. Um den Höreindruck deutlich zu verbessern, entwickeln Forschende der Universitätsmedizin Göttingen zusammen mit der Universität Freiburg eine neue Technologie für Cochlea Implantate. Sie wurde unter anderem an Ratten, Wüstenrennmäusen und Weißbüschelaffen getestet. Ab 2025 könnten für dieses sogenannte optische Cochlea-Implantat erste klinische Studien am Menschen folgen.

Scientific Grand Prize lecture 2020 of Tobias Moser.

Portrait of Tobias Moser.