Badanie przeprowadzone przez Kresge Hearing Research Institute, działający przy Michigan Medicine, pozwoliło na uzyskanie ponadnormalnego słuchu u myszy, co jednocześnie potwierdziło hipotezę dotyczącą przyczyny ukrytej utraty słuchu u ludzi.
Naukowcy zastosowali już wcześniej podobne metody – zwiększając ilość neurotroficznego czynnika neurotrofiny-3 w uchu wewnętrznym – w celu przyspieszenia odzyskiwania reakcji słuchowych u myszy, które doświadczyły urazu akustycznego, a także w celu poprawy słuchu u myszy w średnim wieku.
Badanie to jest pierwszym, w którym zastosowano to samo podejście u zdrowych młodych myszy, co pozwoliło na udoskonalenie przetwarzania słuchowego, wykraczające poza to, co zachodzi naturalnie.
„Wiedzieliśmy, że podanie Ntf3 do ucha wewnętrznego u młodych myszy zwiększyło liczbę synaps pomiędzy komórkami włoskowatymi wewnętrznymi a neuronami słuchowymi, ale nie wiedzieliśmy, jaki wpływ na słuch będzie miała większa liczba synaps” – powiedział dr Gabriel Corfas, dyrektor Instytutu Kresge, który kierował zespołem badawczym.
„Teraz pokazujemy, że zwierzęta z dodatkowymi synapsami w uchu wewnętrznym mają normalne progi – co audiolog zdefiniowałby jako normalny słuch – ale mogą przetwarzać informacje słuchowe w sposób ponadnormalny”.
W rezultacie powstała praca zatytułowana „Od ukrytej utraty słuchu do ponadnormalnego przetwarzania słuchowego poprzez modulację gęstości synaps komórek włoskowatych wewnętrznych za pomocą neurotrofiny 3”, która została opublikowana w czasopiśmie PLOS Biology.
O papierze
Podobnie jak w poprzednich badaniach, naukowcy zmienili ekspresję Ntf3, aby zwiększyć liczbę synaps pomiędzy komórkami włoskowatymi wewnętrznymi i neuronami.
Wewnętrzne komórki słuchowe znajdują się w ślimaku i przekształcają fale dźwiękowe w sygnały wysyłane za pośrednictwem tych synaps do mózgu.
Tym razem jednak stworzono i zbadano dwie grupy młodych myszy: jedną, u której liczba synaps została zmniejszona, i drugą – myszy o nadnormalnym słyszeniu – u której synapsy uległy zwiększeniu.
„Wcześniej używaliśmy tej samej cząsteczki do regeneracji synaps utraconych w wyniku narażenia na hałas u młodych myszy oraz do poprawy słuchu u myszy w średnim wieku, kiedy zaczynały już wykazywać oznaki utraty słuchu związanej z wiekiem” – powiedział Corfas.
„To sugeruje, że cząsteczka ta może potencjalnie poprawić słuch u ludzi w podobnych sytuacjach. Nowe wyniki wskazują, że regeneracja synaps lub zwiększenie ich liczby poprawi ich przetwarzanie słuchowe”.
Obie grupy myszy poddano testowi hamowania przedimpulsowego (Gap-Prepulse Inhibition), który mierzy ich zdolność do wykrywania bardzo krótkich bodźców słuchowych.
W tym teście osobę badaną umieszcza się w komorze z szumem tła, a następnie odtwarza się głośny dźwięk, który przeraża mysz, samodzielnie lub poprzedzony bardzo krótką przerwą ciszy.
Ta przerwa, gdy zostanie wykryta przez mysz, zmniejsza reakcję zaskoczenia. Następnie naukowcy ustalają, jak długa musi być ta cicha przerwa, aby myszy ją wykryły.
Myszy z mniejszą liczbą synaps wymagały znacznie dłuższej cichej przerwy. Wynik ten potwierdza hipotezę o związku między gęstością synaps a ukrytym ubytkiem słuchu u ludzi.
Ukryty ubytek słuchu opisuje trudności w słyszeniu, których nie można wykryć za pomocą standardowych badań.
Osoby z ukrytą utratą słuchu mogą mieć trudności ze zrozumieniem mowy — lub rozróżnianiem dźwięków w obecności hałasu w tle. A wyniki testu Gap-Prepulse Inhibition wykazały wcześniej korelację z przetwarzaniem słuchowym u ludzi.
Zaskakujące znalezisko
Mniej oczekiwane były jednak wyniki osób, u których wystąpiła zwiększona liczba synaps.
Nie tylko wykazywały zwiększone wartości szczytowe w zmierzonej odpowiedzi akustycznego pnia mózgu, ale myszy radziły sobie również lepiej w teście hamowania przed impulsem szczelinowym, co sugeruje zdolność przetwarzania zwiększonej ilości informacji słuchowych.
„Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że gdy zwiększyliśmy liczbę synaps, mózg był w stanie przetworzyć dodatkowe informacje słuchowe. I te osoby wypadły lepiej niż myszy kontrolne w teście behawioralnym” – powiedział Corfas.
Dawniej uważano, że główną przyczyną utraty słuchu u ludzi, do której dochodzi wraz z wiekiem, jest utrata komórek włosowatych.
Obecnie jednak wiadomo, że utrata wewnętrznych synaps komórek włoskowatych może być pierwszym wydarzeniem w procesie utraty słuchu, co sprawia, że terapie zachowujące, regenerujące i/lub zwiększające liczbę synaps stanowią ekscytujące możliwe podejście do leczenia niektórych zaburzeń słuchu.
„Niektóre choroby neurodegeneracyjne również zaczynają się od utraty synaps w mózgu” – powiedział Corfas.
„Dlatego wnioski wyciągnięte z badań nad uchem wewnętrznym mogą pomóc w znalezieniu nowych terapii niektórych z tych wyniszczających chorób”.