Jak utrata słuchu może zmienić sposób połączenia komórek nerwowych

Badanie pokazuje, że krótkoterminowa utrata słuchu może spowodować, że słuchowe komórki nerwowe będą zmieniać swoje zachowanie, a nawet swój kształt.

Jest zima,  a twoja głowa pęka od kataru i przeziębienia. Wszystko wokół brzmi jak stłumione.

Jeśli  przytrafiło ci się kiedykolwiek coś takiego, mogłeś doświadczyć przewodzącej utraty słuchu, która występuje wtedy, gdy dźwięk nie może swobodnie przenosić się z ucha zewnętrznego i środkowego do ucha wewnętrznego. Inne powszechne przyczyny to między innymi infekcje ucha u dzieci lub znaczące nadbudowanie woskowiny usznej u starszych dorosłych.

Nawet krótkoterminowe blokady tego rodzaju mogą prowadzić do znaczących zmian w układzie słuchowym, zmieniając zachowanie i strukturę komórek nerwowych, które przekazują informację z ucha do mózgu, zgodnie z nowym badaniem przeprowadzonym w University at Buffalo. W badaniu opublikowanym online 1 grudnia w Journal of Neuroscience, przyjrzano się, co się dzieje, kiedy myszy mają chirurgicznie zablokowane uszy przez okres czasu od trzech dni, do ponad tygodnia, osłabiając słuch.

Chcieliśmy wiedzieć co się dzieje w pniu mózgu, w komórkach pochodzących z uszu – mówi Matthew Xu-Friendman, doktor i główny prowadzących oraz profesor nadzwyczajny z nauk biologicznych w College of Arts and Sciences w University at Buffalo. Zobaczyliśmy, że pewne znaczące zmiany występują w przeciągu kilku dni.

Niejasne jest, czy komórki powracają do normalnego stanu, gdy warunki akustyczne wracają do normalności. Widzieliśmy w naszym badaniu, że komórki faktycznie zdają się powracać do swojego stanu, jednak nie wiemy, czy są całkowicie zregenerowane.

Mniejszy „zbiornik paliwa”

Zaobserwowane przez badaczy zmiany odnosiły się do neurotransmiterów – substancji chemicznych wspierających wysyłanie sygnałów z ucha do mózgu.

U myszy z zatkanymi uszami, komórki w układzie słuchowym zaczynały zużywać zasoby neurotransmiterów bardziej swobodnie. Wyczerpywały je gwałtownie, za każdym razem, gdy przychodził nowy sygnał słuchowy, oraz zmniejszyły ilość miejsca wewnątrz komórek workowatych struktur zwanych pęcherzykami – biologicznych magazynów, w których przechowywane są chemiczne neurotransmitery.

Kiedy jest cicho, wymagania wobec  słuchowych komórek nerwowych nie są zbyt wielkie – mówi Xu-Friedman. Dlatego to, że zobaczyliśmy te zmiany, ma sens. Nie potrzebujesz tak dużo neurotransmiterów, więc po co inwestować w dużą pojemność? Jeśli nie jesteś tak aktywny, nie potrzebujesz tak dużego „zbiornika paliwa”. I nie obawiasz się, że wykorzystasz całe zasoby. Jest to wiarygodne wytłumaczenie tego, co zaobserwowaliśmy.

Zmiany w strukturze komórkowej i zachowaniu były czymś innym, niż to, co grupa Xu-Friedmana zobaczyła w poprzednim badaniu, gdzie umieszczono myszy w utrzymującym się głośnym środowisku. W tym projekcie – z niezwyczajnie wysokim poziomem hałasu – słuchowe komórki nerwowe myszy zaczęły gospodarować swoimi zasobami, oszczędzając zapasy neurotransmiteru przy jednoczesnym powiększaniu pojemności przechowywania.

Wygląda na to, że te efekty są dwiema stronami tego samego medalu i mogą być pierwszymi wskazówkami w generalnej regule, że komórki nerwowe regulują swoje połączenia opierając się na tym, jak bardzo są aktywne – mówi Xu-Friedman.

Pozostało wiele pytań

W najnowszym badaniu, zmiany komórkowe odwracały się, gdy uszy myszy były odblokowane.

Kiedy cofniesz blokowanie, komórki zaczynają wracać do poprzedniego stanu – mówi Xu-Friedman. Jednakże nie jest jasne, czy są one całkowicie zregenerowane, więc musimy przeprowadzić więcej badań by zobaczyć, czy to istotna sprawa.

Chce również zbadać, co się dzieje, kiedy komórki są wystawione na przewodzącą utratę słuchu raz po raz, tak jak to się dzieje u niektórych małych dzieci.

Kiedy była mała, moja córka stale miała infekcje ucha. Wydawało się, że dostaje jej za każdym razem, gdy się przeziębiła – mówi Xu-Friedman. Nie mam pojęcia jak to wpłynęło na jej słuch, czy są trwałe efekty zatkanych uszu, czy jednak zmiany były tylko czasowe. Jeśli komórki nerwowe nie wracają do całkowicie poprzedniego stanu, może to mieć stały wpływ na to, jak odbierasz dźwięk.

Tłumaczenie: Damian Adamowicz
Źródło tekstu i obrazu: Charlotte Hsu – University at Buffalo
Na obrazie: Obraz z mikroskopu pokazuje lokalizację w mózgu myszy, gdzie komórki nerwowe z uszu wchodzą do mózgu i formują kubkopodobne połączenie synaptyczne z komórkami mózgu. Nowe badanie pokazuje, że te połączenia zmieniają ich zachowanie i strukturę, kiedy słuch zwierząt jest zablokowany. Autor: Hua Yang
Oryginalne badanie: Abstrakt; Zhuang X., Sun W., Xu-Friedman M. A. (2016). Changes in properties of auditory nerve synapses following conductive hearing loss. Society for Neuroscience. Published in print December 1, 2016. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0523-16.2016