Прорыв в аудиологических исследованиях: достигнуто сверхнормальное слуховое восприятие

Исследование, проведенное в Институте исследований слуха Кресге при Мичиганской медицинской школе, позволило создать супранормальный слух у мышей, а также подтвердило гипотезу о причинах скрытой потери слуха у людей.

Ранее исследователи использовали аналогичные методы — увеличивали количество нейротрофического фактора нейротрофина-3 во внутреннем ухе — чтобы способствовать восстановлению слуховых реакций у мышей, перенесших акустическую травму, и улучшить слух у мышей среднего возраста.

Это исследование стало первым, в котором применили тот же подход к здоровым молодым мышам для создания улучшенной слуховой обработки, превышающей естественные уровни.

"Мы знали, что увеличение уровня Ntf3 во внутреннем ухе молодых мышей увеличивает количество синапсов между внутренними волосковыми клетками и слуховыми нейронами, но не знали, как это повлияет на слух," — сказал Габриэль Корфас, доктор философии, директор Института Кресге, который возглавлял исследовательскую группу.

"Теперь мы показываем, что животные с дополнительными синапсами во внутреннем ухе имеют нормальные пороги слышимости, но могут обрабатывать слуховую информацию на супранормальном уровне."

Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Biology.

Как и в предыдущих исследованиях, ученые изменили экспрессию Ntf3, чтобы увеличить количество синапсов между внутренними волосковыми клетками и нейронами.

Внутренние волосковые клетки находятся внутри улитки и преобразуют звуковые волны в сигналы, которые передаются в мозг через эти синапсы.

Однако на этот раз были созданы и исследованы две группы молодых мышей: одна с уменьшенным количеством синапсов, и вторая — с увеличенным количеством синапсов, обладающая супранормальным слухом.

"Ранее мы использовали ту же молекулу для регенерации синапсов, потерянных из-за воздействия шума, у молодых мышей и для улучшения слуха у мышей среднего возраста, когда у них уже начали проявляться признаки возрастной потери слуха," — сказал Корфас.

"Это говорит о том, что эта молекула имеет потенциал для улучшения слуха у людей в аналогичных ситуациях. Новые результаты показывают, что регенерация синапсов или увеличение их числа улучшит слуховую обработку."

Обе группы мышей прошли тест на подавление реакции на препульсный интервал, который измеряет их способность обнаруживать очень короткие слуховые стимулы.

В этом тесте испытуемого помещают в камеру с фоновым шумом, затем воспроизводится громкий тон, который пугает мышь, либо один, либо предваряемый очень короткой паузой.

Эта пауза, если мышь ее обнаружит, снижает реакцию испуга. Исследователи определяли, насколько короткой должна быть пауза, чтобы мыши ее обнаружили.

Мышам с меньшим количеством синапсов требовалась значительно более длительная пауза. Этот результат поддерживает гипотезу о связи между плотностью синапсов и скрытой потерей слуха у людей.

Скрытая потеря слуха описывает трудности с пониманием речи или различением звуков на фоне шума, которые не могут быть обнаружены стандартными тестами. Результаты теста на подавление реакции на препульсный интервал ранее коррелировали с аудиторной обработкой у людей.

Неожиданные результаты

Менее ожидаемыми оказались результаты мышей с увеличенным количеством синапсов.

Они показали улучшенные пики в измеренной акустической реакции ствола мозга, а также лучше справлялись с тестом на подавление реакции на препульсный интервал, что предполагает способность обрабатывать увеличенное количество слуховой информации.

"Мы были удивлены, обнаружив, что при увеличении числа синапсов мозг способен обрабатывать дополнительную слуховую информацию. И эти мыши показали лучшие результаты в поведенческом тесте, чем контрольные мыши," — отметил Корфас.

Ранее считалось, что основная причина потери слуха у людей — это потеря волосковых клеток.

Однако теперь ясно, что потеря синапсов внутренних волосковых клеток может быть первым событием в процессе потери слуха, делая терапию, направленную на сохранение, регенерацию и/или увеличение количества синапсов, перспективным подходом к лечению некоторых нарушений слуха.

"Некоторые нейродегенеративные заболевания также начинаются с потери синапсов в мозге," — сказал Корфас.

"Поэтому уроки, извлеченные из исследований внутреннего уха, могут помочь в поиске новых терапий для некоторых из этих разрушительных заболеваний."