图片来源: 本·胡斯曼 (CC by 2.0)
我们的现代世界很响亮。 只要坐在汽车,飞机上,或者看电影预告,我们就会受到轰炸。 即使这些噪音不会损害我们耳朵上的敏感麦克风,我们的听觉系统也会不断激活。 这有什么后果?
噪音问题的一个原因是它与耳鸣有关。 耳鸣,或耳鸣,是非常普遍的,影响 人口的百分之10。 对一些人来说,可能会严重干扰日常生活。
响起的感觉似乎起源于大脑, 不在耳边 。 但是,这个错误的活动从哪里开始,有什么办法阻止它? 如果我们能够确定起源,可能会帮助我们找到预防或治疗耳鸣的方法。
了解听觉系统如何处理巨大的噪音会有很大的影响,因为我们都经常暴露在大声的声音,有时长时间。
我是一个研究人员,研究耳朵活动进入大脑的第一个地方。 我的学生和我对这些问题感兴趣,因为我们一直很想知道听觉系统是如何处理大声的环境的。
跑下突触
我们预计,巨大的噪音将耗尽听证过程中的一个重要组成部分。 这个重要的组成部分位于被称为神经细胞之间的连接处 突触。 在听力中,突触是传递关于从耳朵到大脑的声音信息的关键守门人。 当一个细胞中的电脉冲触发释放少量的化学物质(称为神经递质)时,突触可起作用,所述化学物质导致下一个细胞穿过突触的电变化。
那些神经递质包需要一些时间来补充。 这意味着,如果从耳朵传递信息的脑细胞是高度活跃的,神经递质可能会用完,所以没有足够的激活它们的大脑中的目标,信号会丢失。
当信号发生比突触更快时,这是一个特殊的问题。 对于听觉系统中的细胞,这可能是一个真正的问题,因为他们经历了最快的活动速度,特别是当它们受到强烈的声音时。
那么,如果我们的突触可能会用完神经递质,我们如何在嘈杂的环境中继续听到?
适应大声
为了探索这个,我们把老鼠放在一个响亮的环境中一个星期左右。 噪音与吹风机一样响亮,足以驱动听觉系统,而不损伤耳朵。
在本周结束时,我们观察了由听觉神经形成的突触的变化,这种突触将信号从耳朵传入大脑。 突触改变了 从神经递质迅速耗尽到几乎不消耗的正常情况。
突触也变大了,增加了他们的神经递质储备。 当活动水平高时,这些变化都可以保护突触免于神经递质的流失。 事实上,我们发现噪音暴露之后,神经冲动增加了他们通过突触传递的成功,通常他们往往不这样做。
这种适应活动的想法是熟悉的,就像锻炼后肌肉如何膨胀一样。 但是大脑中的突触也不知道它们的活动。 这引发了很多关于它如何工作的问题。
这些变化似乎是有益的,而动物仍然在嘈杂的噪音,但回到正常安静的条件后会发生什么? 我们发现当小鼠恢复到安静状态时,突触恢复正常,但这似乎需要几个小时或几天。
所以,回到安静的环境之后,突触会被过度准备,不会像正常情况一样用完神经递质。 这可能会导致大脑听觉神经靶标的过度激活,即使在没有声音的情况下,即使耳鸣,也可能被感知为声音。
我自己的经验是,长时间的飞机或汽车旅行后耳鸣会恶化。 一种可能性是我的突触适应了响亮的声音条件,这会导致行程结束后的过度活跃。 为了观察有限的噪音暴露是否会导致耳鸣,我们刚开始与Micheal Dent及其实验室合作,因为他们是老鼠听力能力的专家。 这些在老鼠身上的研究可能有助于我们理解这是否是人类耳鸣无法识别的危险因素。
适应安静
这项研究也使我们想知道:如果巨大的噪音引起突触的变化,那么声音的降低呢? 小孩通常经历 声音下降,因为他们中大约一半的人经历了耳朵感染,通常在头两年。 耳朵感染导致耳膜后面积聚的液体,这降低了声音从耳朵的外部部分到塞入内部的商业端的能力。
对于一些孩子来说,他们遇到麻烦可能会造成声音匮乏的长期后果 处理语言.
我们已经开始研究耳朵是如何影响老鼠听觉神经突触的 插。 有趣的是,我们看到了与噪音相反的情况。 在一周的堵塞后,突触变小,神经递质的储存量减少,导致比正常更快的耗尽。
我们认为这些变化有助于最大限度提高效率 当活性低时,大量未使用的神经递质会是浪费的,所以突触可能会缩小。 此外,低活动意味着突触会有更多的时间来补充信号之间的最小的神经递质储存。
噪音暴露结束或耳朵拔出后,突触恢复正常。 这似乎是一个好消息,但我们不能肯定,还有一些小的残余效应可能会变得更清楚,更多的实验。 此外,多轮的噪音暴露或堵塞可能导致残余效应积累。
这促使我思考我自己的家庭。 我的女儿小时很容易受到耳部感染。 似乎每隔几个月我们就要去看儿科医生,他们会等到耳膜后有可见的液体积聚,然后再开抗生素治疗感染。 这是可以理解的,因为担心过度使用抗生素引起抗药性。
但是,当这些事件发生时,我们从来没有真正考验我女儿的听力,以了解听力损失的程度或持续时间。 现在我知道她的听觉神经突触可能会改变。 有没有这些变化成为永久性的? 我不认为她在处理语言方面有问题,但我想知道听觉处理的其他方面。
这项工作给了我们对听觉神经突触的新的欣赏。 他们被认为是可靠地传递信息的机器。 现在我们知道工作毕竟不是那么简单。 突触不断评估他们的活动和调整自己,以优化和节约他们的表现。 我们认为这些变化或其他突触类似的变化可能会导致耳鸣和语言处理的长期后果。
关于作者
Matthew Xu-Friedman,生物学副教授, 布法罗大学,纽约州立大学
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