Przełom w badaniach audiologicznych: osiągnięto nadprzyrodzoną percepcję słuchową

Badanie przeprowadzone w Instytucie Badań Słuchu Kresge'a na Wydziale Medycznym Uniwersytetu Michigan wykazało nadnormalny słuch u myszy, a także potwierdziło hipotezę dotyczącą przyczyn ukrytej utraty słuchu u ludzi.

Wcześniej naukowcy stosowali podobne techniki — zwiększając ilość czynnika neurotroficznego neurotrofiny-3 w uchu wewnętrznym — aby pomóc przywrócić reakcje słuchowe u myszy, które doznały urazu akustycznego, a także poprawić słuch u myszy w średnim wieku.

Badanie to było pierwszym, w którym zastosowano to samo podejście u zdrowych młodych myszy, aby uzyskać lepsze przetwarzanie bodźców słuchowych niż w warunkach naturalnych.

„Wiedzieliśmy, że zwiększenie poziomu Ntf3 w uchu wewnętrznym młodych myszy zwiększa liczbę synaps pomiędzy komórkami włoskowatymi wewnętrznymi a neuronami słuchowymi, ale nie wiedzieliśmy, jak wpłynie to na słuch” – powiedział dr Gabriel Korfas, dyrektor Instytutu Kresge, który kierował zespołem badawczym.

„Teraz pokazujemy, że zwierzęta z dodatkowymi synapsami w uchu wewnętrznym mają normalne progi słyszenia, ale mogą przetwarzać informacje słuchowe na poziomie ponadnormalnym”.

Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie PLOS Biology.

Podobnie jak w poprzednich badaniach, naukowcy zmienili ekspresję Ntf3, aby zwiększyć liczbę synaps pomiędzy komórkami włoskowatymi wewnętrznymi i neuronami.

Komórki włoskowate wewnętrzne znajdują się wewnątrz ślimaka i zamieniają fale dźwiękowe na sygnały, które są przekazywane do mózgu za pośrednictwem tych synaps.

Tym razem jednak stworzono i zbadano dwie grupy młodych myszy: jedną z mniejszą liczbą synaps i drugą z większą liczbą synaps, wyposażoną w nadnormalny słuch.

„Wcześniej użyliśmy tej samej cząsteczki do regeneracji synaps utraconych z powodu narażenia na hałas u młodych myszy i do poprawy słuchu u myszy w średnim wieku, gdy zaczęły już wykazywać oznaki utraty słuchu związanej z wiekiem” – powiedział Korfas.

„To sugeruje, że ta cząsteczka ma potencjał poprawy słuchu u osób w podobnych sytuacjach. Nowe odkrycia sugerują, że regeneracja synaps lub zwiększenie ich liczby poprawi przetwarzanie słuchowe”.

Obie grupy myszy poddano testowi hamowania reakcji przedimpulsowej, który mierzy ich zdolność do wykrywania bardzo krótkich bodźców słuchowych.

W tym teście osobę badaną umieszcza się w komorze z hałasem w tle, a następnie odtwarza się głośny dźwięk, który przeraża mysz, albo sam, albo poprzedzony bardzo krótką przerwą.

Ta przerwa, jeśli zostanie wykryta przez mysz, zmniejsza reakcję strachu. Naukowcy określili, jak krótka musi być przerwa, aby myszy ją wykryły.

Myszy z mniejszą liczbą synaps wymagały znacznie dłuższych przerw, co potwierdza hipotezę o powiązaniu gęstości synaps i utajonej utracie słuchu u ludzi.

Ukryta utrata słuchu opisuje trudności w rozumieniu mowy lub rozróżnianiu dźwięków w hałasie, których nie można wykryć standardowymi testami. Wyniki testu tłumienia odpowiedzi przedimpulsowej zostały wcześniej skorelowane z przetwarzaniem słuchowym u ludzi.

Nieoczekiwane wyniki

Mniej oczekiwane były wyniki uzyskane u myszy ze zwiększoną liczbą synaps.

Wykazano u nich poprawę szczytowych wartości mierzonej odpowiedzi akustycznej pnia mózgu, a także lepsze wyniki w teście hamowania odpowiedzi przedimpulsowej, co wskazuje na zdolność do przetwarzania większej ilości informacji słuchowych.

„Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że poprzez zwiększenie liczby synaps mózg był w stanie przetworzyć dodatkowe informacje słuchowe. A te myszy wypadły lepiej w teście behawioralnym niż myszy kontrolne” – powiedział Korfas.

Wcześniej uważano, że główną przyczyną utraty słuchu u ludzi jest utrata komórek włosowatych.

Jednakże obecnie wiadomo, że utrata synaps wewnętrznych komórek włoskowatych może być pierwszym etapem procesu utraty słuchu, co sprawia, że terapie mające na celu zachowanie, regenerację i/lub zwiększenie liczby synaps stanowią obiecujące podejście do leczenia niektórych zaburzeń słuchu.

„Niektóre choroby neurodegeneracyjne również zaczynają się od utraty synaps w mózgu” – powiedział Korfas.

„Dlatego wnioski wyciągnięte z badań nad uchem wewnętrznym mogą pomóc w znalezieniu nowych terapii na niektóre z tych wyniszczających chorób”.