Cia: Bena Husmanna (CC przez 2.0)

Nasz współczesny świat jest głośny. Siedząc w samochodzie, samolocie lub oglądając zapowiedzi filmów, jesteśmy bombardowani dźwiękiem. Nawet jeśli te dźwięki nie są szkodliwe dla wrażliwego mikrofonu, jakim jest nasze ucho, nasz układ słuchowy jest stale aktywny. Jakie są tego konsekwencje?

Jednym z powodów, dla których hałas jest problemem, jest to, że jest on związany z szumami usznymi. Szum w uszach, czyli dzwonienie w uszach, jest bardzo powszechny i ​​dotyczy ok 10 procent populacji. Dla niektórych osób może to być na tyle poważne, że przeszkadza w codziennym życiu.

Wrażenie dzwonienia wydaje się pochodzić z mózgu, nie w uchu . Ale gdzie zaczyna się ta błędna czynność i czy jest jakiś sposób, aby ją zatrzymać? Jeśli uda nam się ustalić pochodzenie, może nam to pomóc w znalezieniu sposobów zapobiegania lub leczenia szumów usznych.

Zrozumienie, w jaki sposób układ słuchowy radzi sobie z głośnym hałasem, miałoby duże implikacje, ponieważ wszyscy jesteśmy regularnie narażeni na głośne dźwięki, czasem przez dłuższy czas.

Jestem naukowcem badającym pierwsze miejsce, w którym aktywność ucha trafia do mózgu. Moi studenci i ja zainteresowaliśmy się tymi pytaniami, ponieważ od dawna zastanawialiśmy się, jak układ słuchowy radzi sobie z głośnym otoczeniem.

Bieganie w dół synapsy

Spodziewaliśmy się, że głośny hałas zuboży istotny element procesu słyszenia. Ten niezbędny składnik znajduje się w połączeniach między komórkami nerwowymi, które są nazywane synapsy. W przypadku słuchu synapsy pełnią kluczową rolę w przekazywaniu informacji o dźwiękach z ucha do mózgu. Synapsy działają, gdy impuls elektryczny w jednej komórce wyzwala uwalnianie małych pakietów substancji chemicznych, zwanych neuroprzekaźnikami, które powodują zmiany elektryczne w następnej komórce w poprzek synapsy.

Uzupełnienie tych pakietów neuroprzekaźników zajmuje trochę czasu. Oznacza to, że jeśli komórki mózgowe przenoszące informacje z ucha są bardzo aktywne, neuroprzekaźnik może się zużyć, więc nie będzie go wystarczająco dużo, aby aktywować swoje cele w mózgu, a sygnał zostanie utracony.

Jest to szczególny problem, gdy sygnały pojawiają się szybciej, niż synapsa może uzupełnić zapasy. Dla komórek układu słuchowego może to stanowić prawdziwy problem, ponieważ doświadczają one jednego z najszybszych wskaźników aktywności, zwłaszcza gdy są wystawione na intensywny dźwięk.

Jak więc nadal słyszeć w głośnym otoczeniu, skoro w naszych synapsach może zabraknąć neuroprzekaźnika?

Dostosowanie do głośnego

Aby to zbadać, umieściliśmy myszy w głośnym otoczeniu na około tydzień. Hałas był tak głośny jak suszarka do włosów, wystarczający do napędzania układu słuchowego bez zauważalnego uszkodzenia ucha.

Pod koniec tygodnia przyjrzeliśmy się zmianom w synapsach tworzonych przez nerw słuchowy, który przenosi sygnały z ucha do mózgu. Synapsy się zmieniły od normalnej sytuacji szybkiego wyczerpania neuroprzekaźnika do prawie całkowitego wyczerpania.

Synapsy również powiększyły się i zwiększyły swoje zapasy neuroprzekaźników. Obie te zmiany mogą chronić synapsy przed wyczerpaniem neuroprzekaźnika, gdy poziom aktywności jest wysoki. Rzeczywiście, odkryliśmy, że po ekspozycji na hałas impulsy nerwowe zwiększyły swój sukces w przekazywaniu przez synapsę, podczas gdy normalnie często tego nie robią.

Ta idea przystosowania się do aktywności jest znana, podobnie jak napinanie się mięśni po treningu. Ale nie było wiadomo, że synapsy w mózgu też wyczuwają ich aktywność. Rodzi to wiele pytań o to, jak to działa.

Zmiany te wydają się korzystne, gdy zwierzę pozostaje w głośnym hałasie, ale co dzieje się po powrocie do normalnych, cichych warunków? Odkryliśmy, że synapsy wróciły do ​​normy, gdy myszy wróciły do ​​spokojnych warunków, ale wydaje się, że zajmuje to kilka godzin lub dni.

Tak więc natychmiast po powrocie do spokojnego środowiska synapsa byłaby nadmiernie przygotowana i nie zabrakłoby jej neuroprzekaźnika jak zwykle. Może to spowodować hiperaktywację celów nerwów słuchowych w mózgu, co może być odbierane jako dźwięk nawet przy braku dźwięku, czyli szum w uszach.

Z własnego doświadczenia wiem, że szum w uszach nasila się po długiej podróży samolotem lub samochodem. Jedną z możliwości jest to, że moje synapsy przystosowują się do głośnych warunków dźwiękowych, co powoduje nadpobudliwość po zakończeniu podróży. Aby zobaczyć, jak nawet ograniczona ekspozycja na hałas prowadzi do szumów usznych, właśnie rozpoczęliśmy współpracę z Micheal Dent i jej laboratorium, ponieważ są ekspertami w zakresie zdolności słuchowych myszy. Te badania na myszach mogą pomóc nam zrozumieć, czy jest to nierozpoznany czynnik ryzyka szumu w uszach u ludzi.

Dostosowanie do ciszy

To badanie również sprawiło, że zaczęliśmy się zastanawiać: jeśli głośny hałas powoduje zmiany synaptyczne, co ze spadkiem dźwięku? Małe dzieci często doświadczają zmniejsza dźwięk, ponieważ około połowa z nich doświadcza infekcji ucha, zwykle w pierwszych dwóch latach życia. Infekcje ucha prowadzą do gromadzenia się płynu za błoną bębenkową, co zmniejsza zdolność do przedostawania się dźwięku z zewnętrznej części ucha do końcówki biznesowej schowanej w środku.

W przypadku niektórych dzieci mogą wystąpić długoterminowe konsekwencje pozbawienia dźwięku, z którymi mają problemy język przetwarzania.

Zaczęliśmy badać, jak wpływa to na synapsy nerwu słuchowego u myszy, gdy ich uszy są uszkodzone zatkany. Co ciekawe, zaobserwowaliśmy przeciwieństwo tego, co stało się z hałasem. Po tygodniu zatykania synapsy zmniejszyły się, a zapasy neuroprzekaźników skurczyły się, prowadząc do jeszcze szybszego wyczerpywania się niż normalnie.

Uważamy, że te zmiany pomagają zmaksymalizować wydajność. Duży zapas niewykorzystanego neuroprzekaźnika byłby marnotrawstwem, gdy aktywność jest niska, więc synapsa może się kurczyć. Ponadto niska aktywność oznacza, że ​​synapsy miałyby więcej czasu na uzupełnienie minimalnych zapasów neuroprzekaźników pomiędzy kolejnymi napadami sygnalizacji.

Po zakończeniu ekspozycji na hałas lub odłączeniu uszu synapsy wracały do ​​normy. Wydaje się to dobrą wiadomością, ale nie możemy być jeszcze pewni, że nie ma drobnych efektów szczątkowych, które mogłyby stać się wyraźniejsze w przypadku większej liczby eksperymentów. Ponadto wielokrotne narażenie na hałas lub zatykanie może spowodować kumulację efektów szczątkowych.

To skłoniło mnie do zastanowienia się nad własną rodziną. Moja córka była podatna na infekcje ucha, kiedy była mała. Wydawało się, że co kilka miesięcy będziemy udawać się do pediatry, który z przepisaniem antybiotyków na infekcję czeka, aż za błoną bębenkową pojawi się widoczny płyn. Jest to zrozumiałe ze względu na obawy związane z nadużywaniem antybiotyków powodujących oporność.

Ale kiedy te epizody miały miejsce, nigdy tak naprawdę nie badaliśmy słuchu mojej córki, aby poznać zakres lub czas trwania utraty słuchu. Teraz wiem, że synapsy jej nerwu słuchowego prawdopodobnie się zmieniały. Czy któraś z tych zmian stała się trwała? Nie sądzę, żeby miała problemy z przetwarzaniem języka, ale zastanawiam się nad innymi aspektami przetwarzania słuchowego.

Ta praca daje nam nowe uznanie dla synaps nerwów słuchowych. Uważano je za maszyny, których zadaniem było niezawodne przekazywanie informacji. Teraz wiemy, że praca wcale nie jest taka prosta. Synapsy nieustannie oceniają swoją aktywność i dostosowują się, aby optymalizować i oszczędzać swoją wydajność. Uważamy, że te lub podobne zmiany w innych synapsach mogą prowadzić do długoterminowych konsekwencji dla szumu w uszach i przetwarzania mowy.

O autorze

Matthew Xu-Friedman, profesor nadzwyczajny biologii, University at Buffalo, The State University of New York

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki:

at Rynek wewnętrzny i Amazon