Дослідники з Медичної школи Кека при Університеті Південної Каліфорнії (USC) у співпраці з Медичним коледжем Бейлора в Х’юстоні, штат Техас, використали передову технологію візуалізації для дослідження внутрішнього вуха мишей. Це привело до відкриття, яке може допомогти в лікуванні порушень слуху.
Нове дослідження, опубліковане в Journal of Neuroscience, припускає, що мозок може допомагати регулювати чутливість вуха до звуків і компенсувати втрату слуху, надсилаючи сигнали у завитку – структуру у внутрішньому вусі. Це відкриття може прокласти шлях до нових методів лікування складних порушень слуху, таких як гіперакузія (стан, при якому звичайні звуки здаються надто гучними) і тинітус (відчуття дзвону або шуму у вухах без зовнішнього джерела звуку). Дослідження стало можливим завдяки проривному методу візуалізації, який дозволив ученим уперше отримати зображення завитки в режимі реального часу у тварин, що перебували у свідомості.
Як мозок впливає на чутливість слуху
Завитка вловлює звукові хвилі за допомогою сенсорних волоскових клітин і перетворює їх на електричні сигнали, які сприймає мозок. Більшість нервів у завитці передають інформацію від вуха до мозку, проте близько 5% працюють у зворотному напрямку – від мозку до завитки. Досі точне призначення цих нервів залишалося загадкою, оскільки вчені мали труднощі з вимірюванням активності завитки у людей та тварин під час неспання.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники адаптували метод оптичної когерентної томографії (ОКТ) – технологію, широко використовувану в офтальмології для сканування сітківки ока при таких захворюваннях, як глаукома та дегенерація жовтої плями. ОКТ використовує світлові хвилі для створення 3D-зображень тканин, подібно до того, як ультразвук використовує звукові хвилі.
“ОКТ дозволяє нам дивитися через вушний канал, барабанну перетинку та кістку прямо в завитку, вимірюючи її функціонування безболісно та безопераційно”, – пояснив доктор Джон Огхалай, професор і завідувач кафедри отоларингології Медичної школи Кека.
Використовуючи цей метод, команда дослідників виявила, що у здорових мишей активність завитки залишається стабільною в короткостроковій перспективі. Однак у мишей із генетичною втратою слуху активність завитки збільшувалася, що свідчить про те, що мозок підсилює чутливість завитки у відповідь на довготривалу втрату слуху.
Чи діє завитка, як зіниця ока?
Одна з провідних теорій передбачає, що нервові волокна, які передають сигнали від мозку до завитки (еферентні волокна), можуть працювати подібно до зіниці ока. Наприклад, у яскравому світлі зіниця звужується, а при стресі – розширюється. Чи може завитка аналогічно регулювати свою чутливість?
Щоб перевірити це, дослідники вимірювали активність завитки у мишей за допомогою ОКТ і паралельно відстежували зміни стану їхнього мозку за розширенням зіниці. Виявилося, що, на відміну від очей, завитка не змінює свою реакцію на звук у короткостроковій перспективі. Потім вчені генетично модифікували мишей, відключивши нервові волокна, які передають сигнали від вуха до мозку (аферентні волокна), що викликало втрату слуху. Вимірювання за допомогою ОКТ показало, що завитка почала працювати активніше, щоб компенсувати втрату слуху.
“З віком у людей відмирають волоскові клітини, що призводить до втрати слуху. Наші результати показують, що мозок може посилати сигнали до залишкових волоскових клітин, ніби наказуючи їм ‘збільшити гучність’,” – зазначив Огхалай.
Перспективи лікування та діагностики
Наступним кроком стане клінічне випробування препаратів, які блокують еферентні волокна. Це може допомогти зменшити гучність звуків для пацієнтів із гіперакузією, а також сприяти лікуванню тинітусу. Крім того, ОКТ може значно покращити діагностику порушень слуху. Команда Огхалая вже працює над адаптацією цього методу для використання у людей в рамках нового дослідження, що фінансується Національним інститутом здоров’я США (NIH).
“Це перший крок до створення інструменту, який дозволить лікарям заглядати всередину вуха пацієнта, виявляти проблему та ефективно її лікувати”, – підсумував Огхалай.