Стремясь лучше понять процесс потери слуха, ученые создали мышей с улучшенными слуховыми способностями. Нейробиолог Линчао Цзи из Мичиганского университета и его коллеги добились этого, увеличив у подопытных животных экспрессию гена роста нервов, называемого нейротрофином-3 (Ntf3). Это исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology.
Ранее исследовательская лаборатория Мичигана показала, что увеличение экспрессии Ntf3 может улучшить слух у мышей среднего возраста. Это также может помочь восстановить слух у мышей с поврежденным внутренним ухом.
Это происходит за счет увеличения количества связей — называемых синапсами — между волосковыми клетками в улитке уха и мозгом. Волосковые клетки реагируют на звуковые вибрации и превращают их в сигналы, которые синапсы затем передают нейронам мозга для интерпретации.
«Мы знали, что введение Ntf3 во внутреннее ухо у молодых мышей увеличивает количество синапсов между внутренними волосковыми клетками и слуховыми нейронами, но мы не знали, как увеличение количества синапсов повлияет на слух», — говорит нейробиолог Мичиганского университета Габриэль Корфас. «Мы были удивлены, обнаружив, что, когда мы увеличили количество синапсов, мозг смог обработать дополнительную слуховую информацию. И эти испытуемые показали лучшие результаты, чем контрольные мыши в поведенческом тесте».
Плотность синапсов не влияет на рефлекс испуга, поэтому первоначальное обнаружение звука само по себе остается типичным, несмотря на уменьшенное количество связей.
Вместо этого плотность синапсов, по-видимому, изменяет способность различать звуки, изменяя так называемый порог обнаружения промежутка — самую короткую продолжительность тишины между двумя звуками, которая все еще достаточно широка для того, чтобы их можно было услышать как два звука, а не как один.
Порог обнаружения разрыва выше, когда в области меньше синапсов, как продемонстрировали Джи и его команда в своем эксперименте с мышами, у которых была снижена экспрессия Ntf3.
Это указывает на то, что потеря связей внутренних волосковых клеток вызывает задержки в обработке мозгом различных звуковых сигналов, что испытывают некоторые люди с проблемами слуха. Эти задержки затрудняют понимание речи, особенно когда присутствуют другие звуки с похожей громкостью.
Повышение экспрессии Ntf3 у мышей привело к увеличению плотности их синапсов, что в свою очередь улучшило их способность обрабатывать и, следовательно, различать звуки разного качества.
«Животные с дополнительными синапсами внутреннего уха имеют нормальные пороги — то, что аудиологи определили бы как нормальный слух, — но они могут обрабатывать слуховую информацию сверхъестественными способами», — объясняет Корфас.
Таким образом, исследователи полагают, что увеличение экспрессии Ntf3 может улучшить слух и у людей.
«Некоторые нейродегенеративные заболевания также начинаются с потери синапсов в мозге. Поэтому уроки, полученные в ходе исследований внутреннего уха, могут помочь в поиске новых методов лечения некоторых из этих разрушительных заболеваний», — заключает Корфас.
