Počítačový model ucha vyvinutý v ÚOCHB může pomoci vylepšit kochleární implantáty

Podrobná konstrukce modelu ucha založená na nejnovějších znalostech fyziologie a molekulárních principů slyšení umožňuje také zkoumat poruchy sluchu, ať už jsou způsobené genetickými, nebo vnějšími faktory. Odborníci se díky tomu můžou dozvědět víc o detailních mechanismech různých forem sluchového postižení a otevírá se i cesta k vylepšení sluchadel a kochleárních implantátů. Počítačový model ucha totiž umožňuje získat údaje, které jsou experimentálně jen těžko dostupné. Fyzické měření na lidském uchu by bylo příliš invazivní a jediné, co se proto dosud nabízelo, bylo využití zvířecích modelů. Znovu se ukazuje, že počítačové modelování poskytuje vhled do konkrétních problémů tam, kde nelze provést experiment, a umožňuje porozumět systému jako celku.

Počítačový model periferního sluchového systému podrobně mapuje, jak se přicházející zvuk převádí na mechanické vibrace ve středním a vnitřním uchu, následně na elektrické vzruchy vnějších a vnitřních vláskových buněk, aby se nakonec proměnil prostřednictvím působení neurotransmiterů na sérii elektrických impulzů ve sluchovém nervu. Ty se pak převádějí do centrální nervové soustavy.

Proč se Pavel Jungwirth pustil do výzkumu, který na první pohled tematicky nezapadá do práce jeho vědecké skupiny? „Směs bláznovství a osobních důvodů,“ vysvětluje: „Můj mladší syn Matěj má závažné sluchové postižení a já jsem chtěl té problematice lépe porozumět. Kromě toho jsem si uvědomil, že v lidském uchu je přenos informace zprostředkován iontovými proudy vápníku a draslíku, což je přesně naše výzkumná parketa.“

Prof. Jungwirth přiznává, že v roce 2011, kdy se do projektu pouštěl, naivně věřil, že je to práce maximálně na tři roky. Vše začalo spoluprací s Pavlem Mistríkem z firmy MED-EL, která využívá počítačové modely k vývoji kochleárních implantátů. Výzkum pomohl dotáhnout do zdárného konce až po celých dvanácti letech Ondřej Ticháček, podle Pavla Jungwirtha neobyčejně nadaný a pracovitý student.

Počítačový model ucha založený na programovacím jazyku a numerickém výpočetním prostředí MATLAB je teď k dispozici široké vědecké komunitě. Může jej také použít každý, kdo má zájem modelovat různé typy sluchových poruch nebo se soustředí na otázku, jak tyto vady kompenzovat sluchadly nebo kochleárními implantáty.

• Tichacek, O.; Mistrík, P.; Jungwirth, P. From the outer ear to the nerve: A complete computer model of the peripheral auditory system. Hear. Res. 2023, 440, 108900. https://doi.org/10.1016/j.heares.2023.108900