Doorbraak in audiologisch onderzoek: supernormale auditieve waarneming bereikt

Uit een onderzoek van het Kresge Institute for Hearing Research aan de medische faculteit van de Universiteit van Michigan is gebleken dat muizen een bovennormaal gehoor hebben. Bovendien wordt hiermee een hypothese ondersteund over de oorzaken van verborgen gehoorverlies bij mensen.

Eerder gebruikten onderzoekers vergelijkbare technieken, waarbij ze de hoeveelheid neurotrofe factor neurotrofine-3 in het binnenoor verhoogden, om de auditieve reacties te herstellen bij muizen die een akoestisch trauma hadden opgelopen en om het gehoor te verbeteren bij muizen van middelbare leeftijd.

Deze studie was de eerste waarbij dezelfde aanpak werd toegepast op gezonde jonge muizen om een verbeterde auditieve verwerking te creëren die boven het natuurlijke niveau uitging.

"We wisten dat het verhogen van de Ntf3-niveaus in het binnenoor van jonge muizen het aantal synapsen tussen de binnenste haarcellen en auditieve neuronen doet toenemen, maar we wisten niet welke invloed dit op het gehoor zou hebben", aldus Gabriel Korfas, PhD, directeur van het Kresge Institute, die het onderzoeksteam leidde.

"We tonen nu aan dat dieren met extra synapsen in het binnenoor normale gehoordrempels hebben, maar auditieve informatie op een supranormaal niveau kunnen verwerken."

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift PLOS Biology.

Net als in eerdere onderzoeken hebben de wetenschappers de Ntf3-expressie aangepast om het aantal synapsen tussen de binnenste haarcellen en neuronen te vergroten.

In de cochlea bevinden zich de binnenste haarcellen. Deze zetten geluidsgolven om in signalen die via de synapsen naar de hersenen worden gestuurd.

Deze keer werden echter twee groepen jonge muizen samengesteld en bestudeerd: één met een verminderd aantal synapsen en de tweede met een toegenomen aantal synapsen, waardoor ze over een bovennormaal gehoor beschikten.

"Eerder hebben we hetzelfde molecuul gebruikt om synapsen te regenereren die verloren waren gegaan door blootstelling aan lawaai bij jonge muizen en om het gehoor te verbeteren bij muizen van middelbare leeftijd, toen zij al tekenen van leeftijdsgebonden gehoorverlies begonnen te vertonen," aldus Korfas.

"Dit suggereert dat dit molecuul het potentieel heeft om het gehoor te verbeteren bij mensen in vergelijkbare situaties. De nieuwe bevindingen suggereren dat het regenereren van synapsen of het verhogen van hun aantal de auditieve verwerking zal verbeteren."

Beide groepen muizen ondergingen een prepulse response inhibitietest, waarbij hun vermogen wordt gemeten om zeer korte auditieve prikkels te detecteren.

Bij deze test wordt de proefpersoon in een kamer met achtergrondgeluid geplaatst. Vervolgens wordt een luide toon afgespeeld die de muis bang maakt. Deze toon kan op zichzelf staan of voorafgegaan worden door een korte pauze.

Deze pauze, als de muis deze detecteert, vermindert de angstreactie. De onderzoekers bepaalden hoe kort de pauze moest zijn voordat de muizen deze konden detecteren.

Muisjes met minder synapsen hadden aanzienlijk langere pauzes nodig. Deze uitkomst ondersteunt de hypothese dat er een verband bestaat tussen de dichtheid van synapsen en latent gehoorverlies bij mensen.

Verborgen gehoorverlies beschrijft problemen met het verstaan van spraak of het onderscheiden van geluiden in lawaai die niet door standaardtests kunnen worden gedetecteerd. Resultaten van de prepulse response suppression-test zijn eerder gecorreleerd met auditieve verwerking bij mensen.

Onverwachte resultaten

Minder verwacht waren de resultaten bij muizen met een verhoogd aantal synapsen.

Ze lieten verbeterde pieken zien in de gemeten akoestische hersenstamrespons en presteerden bovendien beter op een prepulse-responsinhibitietest, wat suggereert dat ze grotere hoeveelheden auditieve informatie kunnen verwerken.

"We waren verrast toen we ontdekten dat door het aantal synapsen te verhogen, de hersenen extra auditieve informatie konden verwerken. En deze muizen presteerden beter op een gedragstest dan controlemuizen," aldus Korfas.

Vroeger dacht men dat de voornaamste oorzaak van gehoorverlies bij mensen het verlies van haarcellen was.

Het is nu echter duidelijk dat het verlies van synapsen in de binnenste haarcellen de eerste stap kan zijn in het proces van gehoorverlies. Dit maakt therapieën die gericht zijn op het behouden, regenereren en/of verhogen van het aantal synapsen een veelbelovende aanpak voor de behandeling van bepaalde gehoorstoornissen.

"Sommige neurodegeneratieve ziekten beginnen ook met het verlies van synapsen in de hersenen", aldus Korfas.

"Daarom kunnen de lessen die uit onderzoek naar het binnenoor worden geleerd, bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor een aantal van deze verwoestende ziekten."