Photo credit: Ben Husmann (CC di 2.0)

Il nostro mondo moderno è rumoroso. Appena seduti in auto, in aereo o guardando le anteprime dei film, siamo bombardati dal suono. Anche quando quei rumori non sono dannosi per il microfono sensibile che è il nostro orecchio, il nostro sistema uditivo viene costantemente attivato. Quali sono le conseguenze di questo?

Un motivo per cui il rumore è un problema è che è associato all'acufene. L'acufene, o il ronzio nelle orecchie, è molto comune, che riguarda circa 10 cento della popolazione. Per alcune persone, può essere abbastanza grave da interferire con la vita di tutti i giorni.

La sensazione di squillo sembra originarsi nel cervello, non nell'orecchio . Ma da dove inizia questa attività sbagliata, e c'è un modo per fermarlo? Se siamo in grado di determinare l'origine, potrebbe aiutarci a capire modi per prevenire o curare l'acufene.

Capire come il sistema uditivo si occupa del rumore forte avrebbe grandi implicazioni, perché siamo tutti regolarmente esposti a suoni forti, a volte per periodi prolungati.

Sono un ricercatore che studia il primissimo posto che l'attività dall'orecchio penetra nel cervello. I miei studenti e io ci siamo interessati a queste domande perché ci siamo chiesti a lungo come il sistema uditivo si occupa di ambienti rumorosi.

Correre giù per la sinapsi

Ci aspettavamo che un rumore forte avrebbe esaurito una componente essenziale del processo uditivo. Quel componente essenziale si trova nelle connessioni tra le cellule nervose, che sono chiamate sinapsi. Nell'udito, le sinapsi sono gatekeeper cruciali per la trasmissione di informazioni sui suoni dall'orecchio al cervello. Le sinapsi funzionano quando un impulso elettrico in una cellula attiva il rilascio di piccoli pacchetti di sostanze chimiche, chiamate neurotrasmettitori, che causano cambiamenti elettrici nella cellula successiva attraverso la sinapsi.

Quei pacchetti di neurotrasmettitore richiedono un po 'di tempo per essere reintegrati. Ciò significa che se le cellule cerebrali che trasportano informazioni dall'orecchio sono altamente attive, il neurotrasmettitore potrebbe abituarsi, quindi non ci sarebbe abbastanza per attivare i loro obiettivi nel cervello, e il segnale si perderebbe.

Questo è un problema particolare quando i segnali si verificano più rapidamente di quanto la sinapsi può ripristinare. Per le cellule del sistema uditivo, questo potrebbe essere un problema reale, perché sperimentano tra i più rapidi tassi di attività, specialmente quando sono sottoposti a un suono intenso.

Quindi, come continuiamo a sentire in ambienti rumorosi, se le nostre sinapsi possono esaurire il neurotrasmettitore?

Adattarsi a voce alta

Per esplorare questo, mettiamo i topi in un ambiente rumoroso per circa una settimana. Il rumore era forte come un asciugacapelli, abbastanza da guidare il sistema uditivo senza danneggiare l'orecchio in modo apprezzabile.

Alla fine della settimana, abbiamo esaminato i cambiamenti nelle sinapsi formate dal nervo uditivo, che trasporta segnali dall'orecchio nel cervello. Le sinapsi sono cambiate dalla normale situazione di esaurimento rapido del neurotrasmettitore a quasi esaurimento.

Le sinapsi si sono anche ingrandite e hanno aumentato le loro scorte di neurotrasmettitore. Entrambi questi cambiamenti potrebbero proteggere le sinapsi dall'esaurimento del neurotrasmettitore quando i livelli di attività sono alti. Infatti, abbiamo scoperto che, dopo l'esposizione al rumore, gli impulsi nervosi aumentavano il loro successo di trasmissione attraverso la sinapsi, quando normalmente non riescono a farlo.

Questa idea di adattamento all'attività è familiare, come il modo in cui i muscoli si rinvigoriscono dopo l'allenamento. Ma non era noto che le sinapsi nel cervello percepissero anche la loro attività. Ciò solleva molte domande su come funziona.

Questi cambiamenti sembrano vantaggiosi mentre l'animale rimane in forte rumore, ma cosa succede dopo il ritorno alle normali condizioni di quiete? Abbiamo scoperto che le sinapsi sono tornate normali quando i mouse sono stati restituiti a condizioni di silenzio, ma ciò sembra richiedere diverse ore o giorni.

Quindi, subito dopo il ritorno in un ambiente silenzioso, la sinapsi sarebbe stata sopraffatta e non si sarebbe esaurita il neurotrasmettitore come normale. Ciò potrebbe causare l'iperattivazione dei bersagli nervosi uditivi nel cervello, che potrebbero essere percepiti come suoni anche in assenza di suono, che è l'acufene.

La mia esperienza personale è che il mio acufene peggiora dopo un lungo viaggio in aereo o in macchina. Una possibilità è che le mie sinapsi si adattino alle condizioni sonore forti, che causano l'iperattività dopo la fine del viaggio. Per vedere come anche l'esposizione limitata al rumore porta all'acufene, abbiamo appena iniziato una collaborazione con Micheal Dent e il suo laboratorio, perché sono esperti nelle capacità uditive dei topi. Questi studi sui topi possono aiutarci a capire se questo è un fattore di rischio non riconosciuto per l'acufene negli esseri umani.

Adattarsi alla quiete

Questo studio ci ha anche fatto riflettere: se un forte rumore provoca cambiamenti sinaptici, che dire delle diminuzioni del suono? I bambini piccoli spesso vivono diminuisce nel suono, perché circa la metà di loro sperimenta un'infezione all'orecchio, di solito nei primi due anni. Le infezioni dell'orecchio portano a un accumulo di liquido dietro il timpano, che riduce la capacità del suono di arrivare dalla parte esterna dell'orecchio al lato aziendale nascosto all'interno.

Per alcuni bambini, ci possono essere conseguenze a lungo termine della privazione del suono, dove hanno problemi linguaggio di elaborazione.

Abbiamo iniziato a esaminare come le sinapsi del nervo uditivo nei topi sono influenzate quando le loro orecchie sono tappato. È interessante notare che abbiamo visto il contrario di ciò che è accaduto con il rumore. Dopo un'interruzione di una settimana, le sinapsi si sono ridotte e le riserve di neurotrasmettitore si sono ridotte, portando a un esaurimento ancora più rapido del normale.

Pensiamo che questi cambiamenti aiutino a massimizzare l'efficienza. Un grande stock di neurotrasmettitore inutilizzato sarebbe dispendioso quando l'attività è bassa, quindi la sinapsi può ridursi. Inoltre, un'attività bassa significa che le sinapsi avrebbero più tempo per ricostituire le riserve minime di neurotrasmettitori tra i periodi di segnalazione.

Dopo che l'esposizione al rumore è terminata o le orecchie sono state scollegate, le sinapsi si sono riprese alla normalità. Sembra una buona notizia, ma non possiamo essere sicuri che non ci siano alcuni piccoli effetti residui che potrebbero diventare più chiari con più esperimenti. Inoltre, più cicli di esposizione al rumore o ostruzione potrebbero causare l'accumulo di effetti residui.

Questo mi ha spinto a pensare alla mia famiglia. Mia figlia era incline alle infezioni dell'orecchio quando era piccola. Sembrava che ogni pochi mesi saremmo andati dal pediatra, che avrebbe aspettato fino a quando non fosse visibile accumulo di liquido dietro il timpano prima di prescrivere antibiotici per curare l'infezione. Questo è comprensibile, a causa della preoccupazione per l'uso eccessivo di antibiotici che causano resistenza.

Ma quando questi episodi si verificano, non abbiamo mai effettivamente testato l'udito di mia figlia per conoscere l'entità o la durata della perdita dell'udito. Ora so che le sue sinapsi nervose uditive stavano probabilmente cambiando. Qualcuno di questi cambiamenti è diventato permanente? Non penso che abbia problemi nell'elaborare il linguaggio, ma mi chiedo altri aspetti dell'elaborazione uditiva.

Questo lavoro ci dà un nuovo apprezzamento per le sinapsi del nervo uditivo. Sono stati pensati come macchine il cui compito era di trasmettere informazioni in modo affidabile. Ora sappiamo che il lavoro non è poi così semplice. Le sinapsi valutano continuamente la loro attività e si adattano per ottimizzare ed economizzare le loro prestazioni. Pensiamo che questi cambiamenti o quelli come loro in altre sinapsi potrebbero portare a conseguenze a lungo termine per l'elaborazione del tinnito e del linguaggio.

Circa l'autore

Matthew Xu-Friedman, professore associato di biologia, Università di Buffalo, The State University di New York

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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