Стремясь лучше понять проблему потери слуха, ученые создали мышей с улучшенными способностями к слушанию.
Нейробиолог из Мичиганского университета Линчао Цзи и его коллеги достигли этого, определив у подопытных животных экспрессию гена роста нервов, называемого нейротрофином-3 (Ntf3).
Исследовательская лаборатория в Мичигане ранее 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 молодых мышей увеличивает количество синапсов между внутренними волосковыми клетками и слуховыми нейронами, но мы не знали, как наличие большего количества синапсов повлияет на слух», — говорит нейробиолог из Мичиганского университета Габриэль Корфас.
«Мы были удивлены, обнаружив, что когда мы увеличили количество синапсов, мозг смог обрабатывать дополнительную слуховую информацию. И эти испытуемые показали лучшие результаты, чем контрольные мыши в поведенческом тесте».
Плотность синапсов не изменяет рефлекс испуга, поэтому само первоначальное обнаружение звука остается типичным, несмотря на уменьшенное количество связей.
Вместо этого плотность синапсов, по-видимому, изменяет способность различать звуки, изменяя так называемый порог обнаружения промежутка — кратчайшую продолжительность молчания между двумя звуками, которая все еще достаточно широка, 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 наблюдается у некоторых людей с проблемами слуха. Эти задержки затрудняют понимание речи, особенно когда присутствуют другие звуки такой же громкости.
Повышение экспрессии Ntf3 у мышей вызвало увеличение плотности их синапсов, что, в свою очередь, улучшило их способность обрабатывать и, следовательно, различать звуки разного качества.
«Животные с дополнительными синапсами внутреннего уха имеют нормальный порог слуха – то, что аудиолог определил бы как нормальный слух – но они могут обрабатывать слуховую информацию сверхнормальными способами», – объясняет Корфас.
Таким образом, увеличение экспрессии Ntf3 потенциально может улучшить слух и у людей, полагают исследователи.
«Некоторые нейродегенеративные расстройства также начинаются с потери синапсов в головном мозге. Поэтому уроки исследований внутреннего уха могут помочь в поиске новых методов лечения некоторых из этих разрушительных заболеваний», — заключает Корфас.
Это исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology