Foto: Ben Husmann (CC av 2.0)

Vår moderna värld är hög. Bara sitter i en bil, eller ett flygplan, eller tittar på filmförhandsvisningar, vi bombarderas med ljud. Även när dessa ljud inte skadar den känsliga mikrofonen som är vårt öra, aktiveras vårt ljudsystem kontinuerligt. Vilka är konsekvenserna av detta?

Ett skäl till att bullret är ett problem är att det är förknippat med tinnitus. Tinnitus, eller ringande i öronen, är mycket vanligt, vilket påverkar omkring 10 procent av befolkningen. För vissa människor kan det vara svårt att störa vardagen.

Känslan av att ringa verkar härröra från hjärnan, inte i örat . Men var börjar den felaktiga verksamheten, och finns det något sätt att stoppa det? Om vi ​​kan bestämma ursprunget, kan det hjälpa oss att räkna ut sätt att förebygga eller bota tinnitus.

Att förstå hur det hörsiga systemet hanterar högt ljud skulle få stora konsekvenser, eftersom vi alla regelbundet utsätts för höga ljud, ibland i längre perioder.

Jag är en forskare som studerar för första gången den aktiviteten från örat kommer in i hjärnan. Mina elever och jag blev intresserade av dessa frågor, för vi har länge undrat hur ljudsystemet hanterar höga miljöer.

Running ner synaps

Vi förväntade oss att högt brus skulle bryta ut en väsentlig komponent till hörselprocessen. Den väsentliga komponenten är belägen vid anslutningarna mellan nervceller som kallas synapser. Under hörsel är synapser kritiska gatekeepers för att överföra information om ljud från örat till hjärnan. Synapses fungerar när en elektrisk impuls i en cell utlöser utsläpp av små paket av kemikalier, som kallas neurotransmittorer, som orsakar elektriska förändringar i nästa cell över synapsen.

Dessa paket av neurotransmittorn tar lite tid att fyllas på. Det betyder att om hjärnceller som bär information från örat är mycket aktiva, kan neurotransmittorn bli uppslukt, så det skulle inte vara tillräckligt att aktivera sina mål i hjärnan och signalen skulle gå vilse.

Det här är ett speciellt problem när signalerna uppträder snabbare än synaps kan återfå. För celler i hörselnätet kan detta vara ett verkligt problem, eftersom de upplever bland de snabbaste aktivitetsnivåerna, särskilt när de utsätts för intensivt ljud.

Så hur fortsätter vi att höra i högljudda miljöer, om våra synapser kan gå ur neurotransmittorn?

Anpassa till högt

För att utforska detta ställer vi möss i en hög miljö i ungefär en vecka. Bullret var lika högt som en hårtork, tillräckligt för att köra hörselsystemet utan att skada örat märkbart.

Vid slutet av veckan tittade vi på förändringar i synapser som bildades av hörselnerven, som bär signaler från örat till hjärnan. Synapserna ändras från den normala situationen att snabbt bli utarmad av neurotransmittorn att nästan inte bryta ut sig.

Synapserna blev också större och ökade sina lager av neurotransmittor. Båda dessa förändringar kan skydda synapser från att rinna ur neurotransmittorn när aktivitetsnivåerna är höga. Vi fann faktiskt att nervimpulser efter bullerexponering ökade deras framgång att överföras över synapsen, då brukar de ofta misslyckas med det.

Denna idé om att anpassa sig till aktiviteten är bekant, som hur musklerna förstörs efter träning. Men det var inte känt att synapser i hjärnan känner igen sin aktivitet också. Detta väcker många frågor om hur det fungerar.

Dessa förändringar verkar fördelaktiga medan djuret kvarstår i högt ljud, men vad händer efter återgång till normala tysta förhållanden? Vi fann att synapserna förändrades till normala när möss återvände till tysta förhållanden, men det verkar ta flera timmar eller dagar.

Så omedelbart efter att ha återvänt till en lugn miljö skulle synapsen vara förberedd och skulle inte gå ur neurotransmittorn som normalt. Detta kan orsaka hyperaktivering av hörselnervmål i hjärnan, vilket kan uppfattas som ljud även i frånvaro av ljud, vilket är tinnitus.

Min egen erfarenhet är att min tinnitus blir värre efter en lång flygplan eller bilresa. En möjlighet är att mina synapser anpassar sig till de höga ljudförhållandena, vilket orsakar hyperaktivitet efter resan slutar. För att se hur ens begränsad ljudexponering leder till tinnitus, har vi just börjat samarbeta med Micheal Dent och hennes lab, eftersom de är experter på mössens hörselförmåga. Dessa studier hos möss kan hjälpa oss att förstå om detta är en okänd riskfaktor för tinnitus hos människor.

Anpassa till tyst

Denna studie fick oss också att undra: Om högt ljud orsakar synaptiska förändringar, vad sägs om minskade ljud? Små barn upplever vanligtvis minskningar i ljudet, eftersom ungefär hälften av dem upplever en öroninfektion, vanligtvis under de första två åren. Öroninfektioner leder till en uppbyggnad av vätska bakom trumhinnan, vilket minskar ljudets förmåga att komma från den yttre delen av örat till affärsänden som ligger inuti.

För vissa barn kan det finnas långsiktiga konsekvenser av sund misslyckande, där de har problem bearbetningsspråk.

Vi har börjat undersöka hur auditiva nervsynaps i möss påverkas när öronen är pluggas. Intressant såg vi motsatsen till vad som hände med buller. Efter en veckas anslutning blev synapserna mindre och butikerna av neurotransmittorn krympte, vilket ledde till ännu snabbare uttömning än normalt.

Vi tror att dessa ändringar hjälper till att maximera effektiviteten. Ett stort lager av oanvänd neurotransmittor skulle vara slöseri när aktiviteten är låg, så synaps kan krympa. Dessutom skulle synapser med låg aktivitet innebära mer tid att fylla i minimala neurotransmitterbutiker mellan signaleringssignaler.

Efter att bullerexponeringen upphört eller öronen var urkopplade återhämtade sig synapserna till normalt. Det verkar som goda nyheter, men vi kan inte vara säkra, men det finns inte några små återstående effekter som kan bli tydligare med fler experiment. Också, flera runda av bullerexponering eller plugging kan orsaka att resterande effekter ackumuleras.

Detta fick mig att tänka på min egen familj. Min dotter var utsatt för öroninfektioner när hon var liten. Det verkade som om några månader vi skulle gå till barnläkaren, vem skulle vänta tills det var synligt uppbyggnad av vätska bakom trumhinnan innan man förskrivade antibiotika för att bota infektionen. Detta är förståeligt, på grund av oro för överanvändning av antibiotika som orsakar resistens.

Men när dessa episoder skulle inträffa, testade vi aldrig min dotters hörsel för att veta omfattningen eller varaktigheten av hörselnedsättningen. Nu vet jag att hennes auditiva nervsynaps skulle förändras. Har någon av dessa förändringar blivit permanent? Jag tror inte att hon har problem med att bearbeta språk, men jag undrar över andra aspekter av auditorisk behandling.

Detta arbete ger oss en ny uppskattning av hörselsynssynt. De har funnits som maskiner vars arbete var att reläinformationen på ett pålitligt sätt. Nu vet vi att jobbet inte är så enkelt trots allt. Synapserna utvärderar kontinuerligt sin verksamhet och anpassar sig för att optimera och effektivisera deras prestanda. Vi tror att dessa förändringar eller sådana som vid andra synapser kan leda till långsiktiga konsekvenser för tinnitus och språkbehandling.

Om författaren

Matthew Xu-Friedman, docent i biologi, University at Buffalo, State University of New York

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon