Forschung

Forschungsschwerpunkte: Auditorische Neurowissenschaften, Neuroprothetik, neuronale Plastizität, Neurophysiologie von Gehörlosigkeit, Cochlea-Implantate

Andrej Kral ist ein deutsch-slowakischer Neurowissenschaftler, der auf dem Gebiet der experimentellen Otologie arbeitet. Als Vorreiter in der Erforschung der Neuroplastizität untersucht er die Anpassung des Gehirns an ein- und zweiseitige Gehörlosigkeit. Mit seinem Team entwickelt er das Cochlea-Implantat weiter und sucht nach weiteren Möglichkeiten der neuronalen Stimulation, auch des zentralen auditorischen Systems.

Das Gebiet der Neuroplastizität umfasst strukturelle und funktionelle Anpassung und Speicherung von Informationen im Gehirn. Bei plastischen Anpassungen werden synaptische Verbindungen neu gebildet, gestärkt oder geschwächt und abgebaut. Neuroplastizität ist besonders in den ersten Lebensjahren des Menschen ausgeprägt, um sensorische Repräsentationen zu etablieren und Sprache und kognitive Funktionen auszubilden. Verbindungen innerhalb und zwischen unterschiedlichen Hörarealen bilden sich durch Erfahrung und ermöglichen eine adäquate Analyse der sensorischen Eingänge. So wird auch eine Vorhersage der sensorischen Eingänge möglich, welche die neuronale Verarbeitung vereinfacht („prädiktive Verarbeitung“).

Andrej Kral konnte zeigen, dass bei Gehörlosigkeit in der frühen Entwicklung diese Verbindungen im Hörsystem der Großhirnrinde sich nicht ausbilden oder schwächer werden kann sowie Verbindungen zwischen Nervenzellen (Synapsen) verloren gehen können. Dies ist der Grund, warum die Therapie von kindlichen Hörschäden an eine frühe kritische Periode gebunden ist. Auch bei einseitiger Gehörlosigkeit verarbeitet dann das Gehirn vor allem die Eingänge vom besser hörenden Ohr, wodurch sich ein „schwächeres“ und ein „stärkeres“ Ohr entwickelt. Dies ist die Folge der hohen juvenilen Plastizität, welche eine spätere Therapie mit Cochlea-Implantaten beeinträchtigt – das „aurale Präferenzsyndrom“ entsteht.

Zudem identifizierte Andrej Kral die Wege, auf denen die Aufgaben des Hörsystems von anderen Sinnessystemen übernommen werden. Durch diese cross-modale Plastizität erfolgt eine adaptive Reorganisation von Neuronen, die die Funktion von zwei oder mehr Sinnessystemen integrieren. Fehlt der auditive Input, dann hilft auch der auditive Kortex bei der visuellen Verarbeitung mit.

Mit Kolleginnen und Kollegen aus USA konnte Kral belegen, dass gehörlose Tiere periphere visuelle Reize besser verarbeiteten als hörende; Taubheit hat dabei die räumliche Aufmerksamkeit auf das periphere Gesichtsfeld erhöht. Auch visuelle Bewegung wird bei Gehörlosen leichter erkannt. Das Gehirn kompensiert offenbar den Hörverlust mit dem visuellen System, indem es die Aufmerksamkeitsressourcen des peripheren Feldes verbessert. Hierbei nutzt das Gehirn für visuelle Verarbeitung die Areale, die bei ähnlichen auditorischen Aufgaben bei Hörenden aktiv sind.

Andrej Kral und sein Team suchen nach Wegen, um diese Defizite auszugleichen und die cross-modale Plastizität optimal zu nutzen, und arbeiten daran, das Cochlea-Implantat, die bisher klinisch erfolgreichsten Neuroprothese, weiter zu entwickeln. Damit hat er wesentlich zu einem vertieften Verständnis der Neuroplastizität des Hörsystems beigetragen. Auf Basis dieser physiologischen Kenntnisse entwickelt sich auch das neue interdisziplinäre Feld der Neuroprothetik, das Medizin, Bio- und Ingenieurwissenschaften integriert.

Werdegang

• seit 2018 Professor für systemische Neurowissenschaften, Macquarie University, Sydney, Australien
• seit 2009 Professor für auditorische Neurophysiologie, Medizinische Hochschule Hannover (MHH)
• seit 2009 Leiter, Verbundinstitut für AudioNeuroTechnologie und Nanobiomaterialien (VIANNA), MHH
• seit 2004 Außerplanmäßiger Professor für Neurowissenschaften, Universität Texas, Dallas, USA
• 2013-2014 Gastprofessor für Physiologie, Western University, London (Ontario), Kanada
• 2004-2009 Professor für Neurophysiologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg
• 2002-2004 Privatdozent, Medizinische Fakultät, Johann Wolfgang Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2002 Habilitation für Physiologie, Johann Wolfgang Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1998 Promotion in Philosophie, Comenius University, Bratislava, Slowakei
• 1993 Promotion in Allgemeinmedizin (Medicinae Universae Doctor), Comenius University, Bratislava, Slowakei
• 1987-1993 Studium der Medizin, Comenius University, Bratislava, Slowakei

Funktionen

• seit 2019 Mitglied, Vorstand, Exzellencluster (EXC) 2177„Hearing4all“, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 2018 Co-Chair, Inner Ear Biology Workshop, Hannover
• 2013-2016 Vorsitz, International Committee, Association for Research in Otolaryngology (ARO), Brentwood, USA
• 2013-2016 Mitglied, Animal Research Committee, ARO, Brentwood, USA
• 2013 Co-Chair, Conference on Implantable Auditory Prostheses (CIAP), Lake Tahoe, USA
• 2012-2018 Mitglied, Vorstand, EXC 1077 „Hören für alle: Modelle, Technologien und Lösungsansätze für Diagnostik, Wiederherstellung und Unterstützung des Hörens“, DFG
• 2011-2013 Mitglied, Long Range Planning Committee, ARO, Brentwood, USA
• 2014, 2010 Mitglied, Arbeitsgemeinschaft deutschsprachiger Audiologen, Neurotoologen und Otologen (ADANO), Deutsche Gesellschaft für Hals- Nasen- Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie
• seit 2009 Mitglied, Society for Neuroscience, Washington D.C., USA
• 2009 Vorsitz, Kommission nach § 15 Tierschutzgesetz, Hansestadt Hamburg
• 2007-2009 Mitglied, Kommission nach § 15 Tierschutzgesetz, Hansestadt Hamburg
• seit 1998 Mitglied, Deutsche Neurowissenschaftliche Gesellschaft
• seit 1995 Mitglied, ARO, Brentwood, USA
• seit 1993 Mitglied, Slovak Medical Chamber, Slowakei
• Mitglied, Steering Committee, Conference on Implantable Auditory Prostheses (CIAP), Lake Tahoe, USA

Projekte

• seit 2019 Beteiligter Wissenschaftler, EXC 2177„Hearing4all“, DFG
• 2018-2023 Mit-Antragsteller, Sachbeihilfe „Korrelate des auditorisch-kognitiven Alterns bei normalhörenden und cochlea-implantierten Patienten“, DFG
• 2018-2021 Leiter, Projekt „Funktionale Computer-unterstützte Anatomie der Rolle von Erfahrung auf primäre und höhere auditorische Areale“, National Science Foundation, USA, sowie Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
• 2016-2018 Antragsteller, Spitzencluster „Building bridges from focused research to sustainable impact on everyday life“, Niedersachsen
• 2013-2018 Ko-Koordinator, Grant „Conference on Implantable Auditory Prostheses“, National Institute of Health (NIH), Bethesda, USA
• 2013-2016 Beteiligter Wissenschaftler, Grant „ACTive Implant for Optoacoustic Natural Sound Enhancement“, 7. Forschungsrahmenprogramm, Europäische Kommission (EC)
• 2012-2015 Mit-Antragsteller, Teilprojekt „Fast temporal processing and central auditory disorder: subcortical mechanisms“, Schwerpunktprogramm (SPP) 1608, DFG
• 2003-2006 Ko-Koordinator, Grant „Cerebral Organization following Cochlear Implant“, NIH, Bethesda, USA

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2024 Pioneer Award in Basic Science, ARO, Brentwood, USA
• 2023 Korrespondierendes Mitglied, Österreichische Gesellschaft für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Österreich
• seit 2018 Mitglied, Collegium Oto-Rhino-Laryngologicum Amicitiae Sacrum, Helsinki, Finnland
• seit 2017 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2012 Franz-Escher-Medaille, Schweizerische Gesellschaft für Oto-Rhino-Laryngologie, Hals- und Gesichtschirurgie, Schweiz
• 2001 Preis für interdisziplinäre Forschung, Open Society & Jan Hus Foundation, Bratislava, Slowakei