Cum funcţionează auzul uman - progrese recente

Teoria admisă în acest caz a ajutat la explicarea unei părţi a procesului auditiv numită "adaptare" prin care oamenii pot să audă cu mare acuitate orice sunet, de la căderea unui ac la explozia unui motor cu reacţie, fără durere sau leziuni ale urechii.

Răsturnarea acestei teorii ar putea un avea un impact semnificativ asupra cercetărilor viitoare în tratarea pierderii de auz, a declarat dr. Anthony Ricci, profesor Edward C. şi Amy H. Sewall, profesor de otolaringologie şi autor principal al studiului.

"Adaptarea este, probabil, cea mai importantă etapă a procesului auditiv, dar acest studiu ne arată ca nu avem nicio idee despre modul în care funcţionează", a spus Ricci. Deteriorarea auzului cauzată de zgomot şi de îmbătrânire poate viza un proces molecular special. Trebuie să ştim cum funcţionează acesta, dacă vrem să putem să reparam auzul".

Studiul a fost publicat pe 20 noiembrie în Neuron. Autorul principal este dr. Anthony Peng, cercetător postdoctoral.

Adânc în interiorul urechii, celulele specializate numite cili detectează vibraţiile cauzate de diferenţele de presiune ale aerului şi le convertesc în semnale electrochimice pe care creierul le interpretează ca sunet. Adaptarea este partea procesului care permite acestor celule ciliate senzoriale să reglementeze gama decibelilor în care acestea operează. Procesul ajută la protejarea urechii împotriva sunetelor prea intense, prin acomodarea sensibilităţii urechii la nivelul de zgomot al mediului.

Explicaţia tradiţională a modului în care funcţionează adaptarea, bazată pe cercetarea anterioară pe broaşte şi broaşte ţestoase, este aceea că ea este controlată de cel puţin de două mecanisme celulare complexe, ambele necesitând pătrunderea calciului în celulele ciliate auditive printr-un canal cu sensibilitate mecanică la ioni. Însă noul studiu constată că prezenţa calciului nu este necesară în adaptarea celulelor ciliate auditive ale mamiferelor şi pretinde că unul din cele două mecanisme descrise anterior este absent în cilii auditivi cohleari.

Experimentând în cea mai mare parte pe şoareci, oamenii de ştiinţă de la Stanford utilizează stimularea mecanică ultrarapidă pentru a obţine răspunsuri de la celulele ciliate, precum şi imagini de mare viteză şi de înaltă rezoluţie pentru urmărirea rapidă a semnalelor de calciu, înainte ca acestea să aibă timp să se disperseze. După manipularea în diverse moduri a calciului intracelular, oamenii de ştiinţă au fost surprinşi să afle că nu este nevoie de calciu pentru ca adaptarea să aibă loc, punând astfel ipoteza admisă timp de 30 de ani sub semnul întrebării şi deschizând uşa pentru noi modele ale mecano-transducţiei (conversia semnalelor mecanice în semnale electrice) şi adaptării.

"Această constatare oarecum eretică sugerează că cel puţin unele dintre mecanismele moleculare pe care se bazează adaptarea din celulele ciliate cohleare ale mamiferelor pot să difere de cele din celulele ciliate proprii broaştelor şi broaștelor ţestoase, în cazul cărora a fost descrisă pentru prima dată adaptarea", a spus Ricci. 

Prin studierea mecanismului urechii interne, care transformă undele sonore în semnale electrice, s-a urmărit o mai bună înţelegere a funcţionării procesului de adaptare. "Pentru mine acesta este cu adevărat un studiu reper", a declarat profesor dr. Ulrich Mueller, preşedinte secţiei de neurologie moleculară şi celulară de la Institutul de Cercetare Scripps din La Jolla, care nu a fost implicat în studiu. "El schimbă într-adevăr înţelegerea noastră. Domeniul auzului presupune o serie de modele precise - de care se foloseşte toată lumea. Atunci când unul din aceste modele se dovedeşte eronat, este ceva monumental".

Oamenii se nasc cu 30.000 celule ciliate cohleare şi vestibulare la fiecare ureche. Atunci când un număr semnificativ din aceste celule se pierde sau se deteriorează, apar tulburări de auz sau de echilibru. Pierderea celulelor ciliate are loc din mai multe motive, inclusiv îmbătrânirea şi leziunile urechii la sunetele puternice. Deteriorarea sau afectarea procesului de adaptare poate duce în continuare la pierderea celulelor ciliate şi, prin urmare, a auzului. Spre deosebire de multe alte specii, inclusiv păsări, oamenii şi alte mamifere nu-şi pot regenera spontan aceste celule auditive.

La populaţia îmbătrânită din SUA şi în condiţiile poluării sonore tot mai severe, experţii din domeniul sănătăţii estimează că unul din trei adulţi cu vârsta de peste 65 de ani a dezvoltat cel puţin un anumit grad de handicap auditiv, din cauza distrugerii unui număr limitat de celule ciliate.

"Doar prin formularea unui model cât mai exact de funcţionare a mecanismul interior al urechii, oamenii de ştiinţă speră să găsească în cele din urmă modalităţi de a repara piesele care se distrug", a spus Ricci. "Aşa că atunci când o piesă-cheie a puzzle-ului respectiv se dovedeşte a fi greşită, este extrem de important ca oamenii de ştiinţă să continue cercetările care vizează vindecarea pierderilor auditive".