Tinnitus and Auditory Neuroplasticity

In diesem interdisziplinärem SNF Projekt wird systematisch untersucht wie (EEG) Neurofeedback generell sowie zur Tinnitusbehandlung zu verbessern ist. Bisherige Forschung zu Neurofeedback zeigt insbesondere Schwächen bei der Präsentation von audiovisuellen Reizen sowie der Spezifität der zu trainierenden Hirnaktivität.

In Zusammenarbeit mit dem Design Institut der EPFL (ECAL) in Lausanne, den Instituten für kognitive Ergonomie an der Berner Fachhochschule und der Universität Fribourg, beschäftigt sich unsere Forschungsgruppe leitend mit diesen Forschungslücken. Dieses Forschungsprojekt wird kritische Innovation und Standards in den Bereichen audiovisuelles Design, Mensch-Maschine Interaktion, User Experience, klinische Neurowissenschaften und Tinnitus im Zusammenhang mit Neurofeedback produzieren.

Die Projektdauer ist 4 Jahre und endet mit einem klinischen Experiment, welches die entwickelten Technologien an Tinnituspatienten untersucht. Prof. Dr. Tobias Kleinjung leitet das Gesamtprojekt. PD Dr. Patrick Neff leitet das Projekt wissenschaftlich, vorwiegend in klinischen Neurowissenschaften. M.Sc. Payam Sadeghi Shabestari (Master in biomedizinischen Ingenieurswesen) ist Dissertant im Projekt und im Doktoratsprogramm des Zürcher Zentrums für Neurowissenschaften (ZNZ).

Es existieren bereits verschiedene standardisierte Fragebögen, um den Schweregrad eines Ohrgeräusches zu klassifizieren. In Vergangenheit wurden diese Fragebögen auch für die Evaluation von Tinnitus-Therapien verwendet, obwohl diese nicht für diesen Zweck entwickelt wurden. Um dieses Problem zu lösen, wurde 2012 an der Oregon Health and Science University (OHSU) ein neuer Fragebogen, der «Tinnitus Functional Index» (TFI) entwickelt. Den für die Schweiz auf Deutsch übersetzten TFI konnte unsere Forschungsgruppe bereits 2017 validieren (Artikel). Gleichzeitig wurde auch der TFI in Deutschland validiert. Die deutschen Versionen für Deutschland und für die Schweiz zeigen jedoch in den einzelnen Fragen leichte semantische Unterschiede. Aus diesem Grund werden im Rahmen einer aktuellen Studie die beiden deutschen Versionen des TFI miteinander verglichen. In Anbetracht der stattfindenden Standardisierung bei der Tinnitus-Evaluation, ist es unser Ziel sich im deutschsprachigem Raum auf einen Fragebogen zu einigen.

Kooperation mit

• Prof. Dr. B. Mazurek, Dr. phil. Dipl.-Psych. P. Brüggemann, Tinnituszentrum, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Deutschland

Ziel der Studie ist die Untersuchung der hemisphärenspezifischen Auswirkungen einer postlingual erworbenen, einseitigen Ertaubung und deren Veränderungen durch eine Versorgung mit einem Cochlea Implant. Mittels bildgebenden (Positronenemissionstomographie), elektrophysiologischen (Elektroenzephalographie, Magnetenzephalographie) und audiologischen Verfahren soll gezeigt werden, ob sich für die rechstsseitige und die linksseitige erworbene Ertaubung messbare, hemisphärenspezifische Veränderungen der Gehirnfunktion nachvollziehen lassen. In einem zweiten Schritt wird untersucht, ob sich derartige neuroplastische Veränderungen durch die Rehabilitation des tauben Ohres mit einem Cochlea Implant zumindest partiell zurückbilden lassen. Die Studie konnte im Jahr 2017 ebenso bezüglich der Datenerhebung abgeschlossen werden. Derzeit finden an den unterschiedlichen beteiligten Zentren (Zürich, Bern, Konstanz) die aufwendigen Auswertungen statt. Eine erste Publikation konnte im Januar 2020 veröffentlicht werden.

Kooperation mit

• PD Dr. V. Treyer, Institut für Nuklearmedizin, UniveristätsSpital Zürich
• PD Dr. G. Mantokoudis, Prof. Dr. Dr. M. Kompis, HNO Klinik und Audiologie, Inselspital, Universität Bern
• S. Dalal PhD, Center of Functionally Integrative Neuroscience, University of Aarhus, Denmark

Die im Jahr 2015 in Zusammenarbeit mit dem Psychologischen Institut der Universität Zürich (Prof. Dr. M. Meyer) begonnene erste Studie zur Anwendung von tomographischem Neurofeedback bei Patienten mit chronischem Tinnitus konnte im Jahr 2017 beendet werden. Im Rahmen der Studie wurden 50 Patienten behandelt. Derzeit läuft die umfangreiche Datenauswertung, welche die Grundlage für ein Folgeprojekt darstellt. Dieses widmet sich der Entwicklung eines anhand von individuellen EEG-Daten gewonnenen personalisierten Neurofeedback-Therapieprogramms für chronische Tinnituspatienten.

Seit Januar 2019 hat eine zweite Studie dieser Art mit dem Fokus auf Tinnituspatienten zwischen 50 und 80 Jahren begonnen, welche bis Ende 2020 36 Patienten mit einem erweiterten, multifokalem, tomografischem EEG-Neurofeedback Training behandelt. Durch mehrere EEG- und Fragebogenuntersuchungen und einer strukturellen MRT-Untersuchung werden sowohl neuroanatomische als auch subjektive Einflussfaktoren auf den chronischen Tinnitus und der Wirksamkeit des Neurofeedback-Protokolls untersucht.

Kooperation mit

• Prof. Dr. M. Meyer, Institut für Neuropsychologie, Universität Zürich
• ESIT (European School for Interdisciplinary Tinnitus Research); Tinnitus Research Website, ein von der EU im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogrammes «Horizon 2020» gefördertes Projekt zur Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern in der Tinnitus-Forschung.

Das Cochlea Implant (CI) gilt als eines der erfolgreichsten Instrumente in der Tinnitus-Behandlung. Im Rahmen des oben beschriebenen europäischen Forschungs-Verbundes beschäftigt sich ein Projekt mit der Untersuchung der Wirksamkeit von CI’s hinsichtlich von begleitenden Tinnitus-Beschwerden. Gleichzeitig soll durch die weitere Entwicklung eines voll-implantierbaren CI-Systems der Einsatzbereich und die Akzeptanz dieser voll-elektonischen Sinnes-Prothese erweitert werden (in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe Otologie/Biomechanik des Hörens).

Kooperation mit

• ESIT (European School for Interdisciplinary Tinnitus Research); Ein von der EU im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogrammes «Horizon 2020» gefördertes Projekt zur Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern in der Tinnitus-Forschung

Die Entstehung von Tinnitus und warum oder wie er chronifiziert, ist bis heute nicht geklärt. Unser Ziel ist es, das Wissen um die Pathophysiologie – also die Entstehung von Tinnitus – zu erweitern. Während Tinnitus weitestgehend im Ohr beginnt, sind auch Elemente der zentralen Hörbahn im Hirnstamm, sowie der Hörrinde im Gehirn, in der Aufrechterhaltung des Tinnitus beteiligt.

Diese neuronalen Netze verändern sich mit der Tinnitus-Wahrnehmung und beeinflussen die Zusammensetzung von Stoffwechselprodukten und Zellen in bestimmten Gebieten des Gehirnes. Es gibt Hinweise darauf, dass Tinnitus auch durch eine fehlende Inhibition (Unterdrückung) von Teilen dieser Netze verursacht wird (2). Diese Inhibition wird durch bestimmte Moleküle (Bsp.: GABA) gesteuert, die man mittels einer Magnetresonanzspektroskopie im Gehirn nachweisen und messen kann.

Unsere Studie vergleicht mit dieser Methode die Konzentration von Stoffwechselprodukten, bei Tinnituspatienten, mit denjenigen von gesunden Freiwilligen. Dies zeigt Unterschiede in der Zusammensetzung und dem Aufbau vom Gehirn bei Tinnituspatienten und nicht betroffenen Personen auf. Zusätzlich werden wir die Hirnsubstanz von Betroffenen und gesunden Vermessen und vergleichen. Auch gehören verschiedene Hörtests zu unserer Untersuchung. Die gesammelten Daten werden uns Rückschlüsse auf mögliche Zusammenhänge der Erkrankung geben können. Sollte sich eine fehlende Inhibition, z.B. durch einen Mangel an bestimmten Molekülen, als Ursache von Tinnitus erweisen, könnte Tinnitus in Zukunft mit Medikamenten therapiert werden.

Kooperation mit

• Prof. Dr. M. Meyer, Institut für Neuropsychologie, Universität Zürich
• Dr. Patrick Neff, University Research Priority Program ‚Dynamics of Healthy Aging‘, University of Zurich, Switzerland
• Dr. Niklaus Zölch, Institute of Forensic Medicine, University of Zurich, Switzerland
• Dr. Philipp Stämpfli, Department of Psychiatry and Psychotherapy, University of Zurich, Switzerland

Im Rahmen dieser Studie wird untersucht, welche bestimmte veränderte Gehirnfunktionen dem Tinnitus zu Grunde liegen. Zudem wollen wir in dieser Studie mittels transkranieller Random-Noise (tRNS) und akustischer Stimulation diese Hirnfunktionen modulieren und untersuchen, ob dadurch auch die subjektive Wahrnehmung des Tinnitus positiv beeinflusst werden kann.

Bei der tRNS-Stimulation (CE-zertifiziert) wird ein schwacher Strom (ca. 0.5 – 2 mA) über zwei Elektroden, die am Kopf (= transkraniell) befestigt werden, abgegeben. Diese Methode ist nachweislich sicher und schmerzfrei. Es konnte bereits gezeigt werden, dass der Tinnitus-Schweregrad durch diese Behandlung zum Teil verbessert werden kann. Ziel dieser randomisierten, verblindeten Studie ist es, die tRNS-Stimulation mit einer akustischen Stimulation zu kombinieren. Hierfür werden 40 Patienten in zwei Gruppen eingeteilt. Die eine Gruppe erhält nur eine tRNS-Stimulation, die andere eine tRNS- und akustische Stimulation. Beide Gruppen unterziehen sich einem Zyklus Therapie- und einem Zyklus Schein-Stimulationen.

Kooperation mit

• Dr. M. Meyer, Dr. P. Neff, Institut für Neuropsychologie, Universität Zürich
• Swiss Government Excellence Scholarships for Foreign Scholars

Ziel dieser Studie ist es, die Prävalenz von Tinnitus- Beschwerden bei einer Population, die sich in der zahnmedizinischen Klinik für orofaziale Schmerzen vorgestellt hat, zu ermitteln. Hierfür werden die Daten im Tool WISE („web-based interdisciplinary symptom evaluation») unter Berücksichtigung von soziodemografischen Parametern evaluiert.

WISE ist ein online Tool, welches aus verschiedenen Checklisten aufgebaut ist. Wird in einer Checkliste eine bestimmte Anzahl Punkte erreicht, werden automatisch Fragen aus einem Folgefragebogen aufgeführt. Anhand der aus WISE gewonnen Daten werden die Prävalenzen statistisch analysiert.

Kooperation mit

• PD Dr. med., Dr. med. dent. Dominik Ettlin, Dr. med. Dr. med. dent. Nenad Lukic, Klinik für Kaufunktionsstörungen, Zentrum für Zahnmedizin Zürich

Diese Studie untersucht in Zusammenarbeit mit dem Swiss Concussion Center (SCC) den Zusammenhang zwischen Schädelhirntraumata und posttraumatisch bedingtem Tinnitus. In früheren Studien konnten bereits die Auswirkungen von Gehirnerschütterungen auf neurologische Symptome gezeigt werden. Teilweise entwickeln diese Patienten auch eine vestibulo-cochleäre Symptomatik, welche unter anderem Hörminderung und Tinnitus beinhaltet. Als mögliche pathophysiologische Erklärung eines posttraumatisch entwickelten Tinnitus wird eine isolierte Schädigung des Innenohrs, eine sogenannte Commotio labyrinthi cochlearis diskutiert.

In der Studie werden Patienten eingeschlossen, welche einerseits am SCC sowie auch am USZ in Behandlung waren. Retrospektiv werden die Patienten anhand von klinischen Daten (Fragebögen, Konsultationen), audiometrischen und bildgebenden Verfahren analysiert. Dabei werden Zusammenhänge zwischen Unfallmechanismen, Schwere der Gehirnerschütterung, Ausprägungsgrad des Tinnitus und weiteren möglichen Faktoren evaluiert.

Kooperation mit

• med. Nina Feddermann-Demont, Swiss Concussion Center
• Dr. med. Dominik Straumann, Klinik für Neurologie, Universitätsspital Zürich

• Prof. Dr. B. Mazurek, Dr. phil. Dipl. -Psych. P. Brüggemann, Tinnituszentrum, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Deutschland
• PD Dr. V. Treyer, Institut für Nuklearmedizin, UniveristätsSpital Zürich
• PD Dr. G. Mantokoudis, Prof. Dr. Dr. M. Kompis, HNO Klinik und Audiologie, Inselspital, Universität Bern
• S. Dalal PhD, Center of Functionally Integrative Neuroscience, University of Aarhus, Denmark
• Strekin AG, Technologiepark Basel, Basel
• Prof. Dr. M. Meyer, Institut für Neuropsychologie, Universität Zürich
• ESIT (European School for Interdisciplinary Tinnitus Research); https://esit.tinnitusresearch.net/, ein von der EU im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogrammes «Horizon 2020» gefördertes Projekt zur Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern in der Tinnitus-Forschung
• Dr. Patrick Neff, University Research Priority Program ‚Dynamics of Healthy Aging‘, University of Zurich, Switzerland
• Dr. Niklaus Zölch, Institute of Forensic Medicine, University of Zurich, Switzerland
• Dr. Philipp Stämpfli, Department of Psychiatry and Psychotherapy, University of Zurich, Switzerland