Läpimurto audiologisessa tutkimuksessa: supernormaali kuulohavainto saavutettu

Michiganin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan Kresge-kuulotutkimuslaitoksessa tehdyssä tutkimuksessa on löydetty hiiristä yliluonnollinen kuulo, ja se tukee myös hypoteesia piilevän kuulon heikkenemisen syistä ihmisillä.

Aiemmin tutkijat käyttivät samankaltaisia tekniikoita – lisäämällä neurotrofisen tekijän neurotrofiini-3:n määrää sisäkorvassa – auttaakseen palauttamaan kuulovasteita akustisesta traumasta kärsineillä hiirillä ja parantaakseen kuuloa keski-ikäisillä hiirillä.

Tämä tutkimus oli ensimmäinen, jossa samaa lähestymistapaa sovellettiin terveisiin nuoriin hiiriin, jotta kuuloprosessointi olisi luonnollista tasoa parempaa.

"Tiesimme, että nuorten hiirten sisäkorvan Ntf3-tasojen lisääminen lisää sisäkorvan karvasolujen ja kuulohermosolujen välisten synapsien määrää, mutta emme tienneet, miten tämä vaikuttaisi kuuloon", sanoi tutkimusryhmää johtanut Kresge-instituutin johtaja, filosofian tohtori Gabriel Korfas.

"Osoitamme nyt, että eläimillä, joilla on ylimääräisiä synapseja sisäkorvassa, on normaali kuulokynnys, mutta ne voivat käsitellä kuuloinformaatiota yli normaalin."

Tutkimuksen tulokset julkaistiin PLOS Biology -lehdessä.

Kuten aiemmissa tutkimuksissa, tutkijat muuttivat Ntf3-geenin ilmentymistä lisätäkseen synapsien määrää sisäisten karvasolujen ja hermosolujen välillä.

Sisäkarvasolut sijaitsevat simpukan sisällä ja muuntavat ääniaallot signaaleiksi, jotka välittyvät aivoihin näiden synapsien kautta.

Tällä kertaa kuitenkin luotiin ja tutkittiin kaksi ryhmää nuoria hiiriä: yksi, jolla oli vähentynyt määrä synapseja, ja toinen, jolla oli lisääntynyt määrä synapseja ja jolla oli supranormaali kuulo.

"Käytimme aiemmin samaa molekyyliä nuorten hiirten melualtistuksen vuoksi menetettyjen synapsien regenerointiin ja keski-ikäisten hiirten kuulon parantamiseen, kun ne olivat jo alkaneet osoittaa merkkejä ikään liittyvästä kuulon heikkenemisestä", Korfas sanoi.

"Tämä viittaa siihen, että tällä molekyylillä on potentiaalia parantaa kuuloa ihmisillä samankaltaisissa tilanteissa. Uudet löydökset viittaavat siihen, että synapsien uudistaminen tai niiden määrän lisääminen parantaa kuulotietojen käsittelyä."

Molemmille hiiriryhmille tehtiin esipulssivasteen estotesti, jossa mitataan niiden kykyä havaita hyvin lyhyitä kuuloärsykkeitä.

Tässä kokeessa koehenkilö sijoitetaan kammioon, jossa on taustamelua, ja sitten soitetaan kova ääni, joka pelottaa hiirtä, joko yksinään tai sitä edeltää hyvin lyhyt tauko.

Jos hiiri havaitsee tämän tauon, se vähentää pelkoreaktiota. Tutkijat määrittivät, kuinka lyhyt tauon piti olla, jotta hiiret havaitsivat sen.

Hiiret, joilla oli vähemmän synapseja, tarvitsivat merkittävästi pidempiä taukoja, mikä tukee hypoteesia synapsitiheyden ja piilevän kuulon heikkenemisen välisestä yhteydestä ihmisillä.

Piilevä kuulonalenema kuvaa vaikeuksia ymmärtää puhetta tai erottaa ääniä melusta, joita ei voida havaita standarditesteillä. Prepulssin vasteen vaimennustestin tuloksia on aiemmin korreloitu ihmisten kuuloprosessoinnin kanssa.

Odottamattomat tulokset

Vähemmän odotettuja olivat tulokset hiiristä, joilla oli lisääntynyt synapsien määrä.

Ne osoittivat parantuneita piikkejä mitatussa akustisessa aivorungon vasteessa ja suoriutuivat myös paremmin esipulssin vasteen estotestissä, mikä viittaa kykyyn käsitellä lisääntynyttä määrää kuuloinformaatiota.

"Yllätykseksemme huomasimme, että synapsien määrää lisäämällä aivot pystyivät käsittelemään enemmän kuuloinformaatiota. Ja nämä hiiret suoriutuivat käyttäytymistestissä paremmin kuin kontrollihiiret", Korfas sanoi.

Aiemmin uskottiin, että kuulon heikkenemisen pääasiallinen syy ihmisillä oli karvasolujen menetys.

Nyt on kuitenkin selvää, että sisäisten karvasolujen synapsien menetys voi olla ensimmäinen tapahtuma kuulon heikkenemisprosessissa, mikä tekee synapsien määrän säilyttämiseen, uudistamiseen ja/tai lisäämiseen tähtäävistä hoidoista lupaavan lähestymistavan joidenkin kuulohäiriöiden hoitoon.

"Jotkut neurodegeneratiiviset sairaudet alkavat myös aivojen synapsien menetyksellä", Korfas sanoi.

"Siksi sisäkorvan tutkimuksesta saadut opetukset voivat auttaa löytämään uusia hoitoja joihinkin näistä tuhoisista sairauksista."