Durchbruch in der audiologischen Forschung: übernormale auditive Wahrnehmung erreicht

Eine am Kresge Institute for Hearing Research der University of Michigan Medical School durchgeführte Studie konnte bei Mäusen ein überdurchschnittliches Hörvermögen nachweisen und untermauerte zudem eine Hypothese über die Ursachen von verstecktem Hörverlust beim Menschen.

Zuvor hatten Forscher ähnliche Techniken eingesetzt – die Erhöhung der Menge des neurotrophen Faktors Neurotrophin-3 im Innenohr – um die Hörreaktionen von Mäusen wiederherzustellen, die ein akustisches Trauma erlitten hatten, und um das Gehör von Mäusen mittleren Alters zu verbessern.

In dieser Studie wurde erstmals der gleiche Ansatz bei gesunden jungen Mäusen angewendet, um eine über das natürliche Niveau hinausgehende Verbesserung der Hörverarbeitung zu erreichen.

„Wir wussten, dass eine Erhöhung des Ntf3-Spiegels im Innenohr junger Mäuse die Anzahl der Synapsen zwischen inneren Haarzellen und Hörneuronen erhöht, aber wir wussten nicht, wie sich dies auf das Gehör auswirken würde“, sagte Dr. Gabriel Korfas, Direktor des Kresge Institute, der das Forschungsteam leitete.

„Wir zeigen jetzt, dass Tiere mit zusätzlichen Synapsen im Innenohr normale Hörschwellen haben, aber akustische Informationen auf einem übernormalen Niveau verarbeiten können.“

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlicht.

Wie in früheren Studien veränderten die Wissenschaftler die Ntf3-Expression, um die Anzahl der Synapsen zwischen inneren Haarzellen und Neuronen zu erhöhen.

Innere Haarzellen befinden sich in der Cochlea und wandeln Schallwellen in Signale um, die über diese Synapsen an das Gehirn übertragen werden.

Dieses Mal wurden jedoch zwei Gruppen junger Mäuse geschaffen und untersucht: eine mit einer reduzierten Anzahl von Synapsen und die zweite mit einer erhöhten Anzahl von Synapsen, die über ein überdurchschnittliches Gehör verfügten.

„Wir haben zuvor dasselbe Molekül verwendet, um Synapsen zu regenerieren, die durch Lärmbelastung bei jungen Mäusen verloren gegangen waren, und um das Gehör bei Mäusen mittleren Alters zu verbessern, als diese bereits Anzeichen eines altersbedingten Hörverlusts zeigten“, sagte Korfas.

„Dies deutet darauf hin, dass dieses Molekül das Potenzial hat, das Hörvermögen von Menschen in ähnlichen Situationen zu verbessern. Die neuen Erkenntnisse legen nahe, dass die Regeneration von Synapsen oder die Erhöhung ihrer Anzahl die Hörverarbeitung verbessern wird.“

Beide Mäusegruppen wurden einem Präpulsreaktionshemmungstest unterzogen, der ihre Fähigkeit misst, sehr kurze akustische Reize zu erkennen.

Bei diesem Test wird die Versuchsperson in eine Kammer mit Hintergrundgeräuschen gesetzt. Anschließend wird entweder allein oder nach einer sehr kurzen Pause ein lauter Ton abgespielt, der die Maus erschreckt.

Wenn die Maus diese Pause wahrnimmt, verringert sich ihre Angstreaktion. Die Forscher ermittelten, wie kurz die Pause sein muss, damit die Mäuse sie wahrnehmen.

Mäuse mit weniger Synapsen benötigten deutlich längere Pausen, ein Ergebnis, das die Hypothese eines Zusammenhangs zwischen Synapsendichte und latentem Hörverlust beim Menschen stützt.

Versteckter Hörverlust beschreibt Schwierigkeiten beim Sprachverständnis oder der Unterscheidung von Geräuschen in einer geräuschvollen Umgebung, die durch Standardtests nicht erkannt werden können. Ergebnisse des Prepulse Response Suppression Tests wurden bereits mit der auditiven Verarbeitung beim Menschen korreliert.

Unerwartete Ergebnisse

Weniger erwartet waren die Ergebnisse bei Mäusen mit einer erhöhten Anzahl von Synapsen.

Sie zeigten verbesserte Spitzenwerte bei der gemessenen akustischen Hirnstammreaktion und schnitten auch bei einem Präpulsreaktionshemmungstest besser ab, was auf die Fähigkeit hindeutet, größere Mengen akustischer Informationen zu verarbeiten.

„Wir waren überrascht, dass das Gehirn durch die Erhöhung der Synapsenzahl zusätzliche akustische Informationen verarbeiten konnte. Und diese Mäuse schnitten bei einem Verhaltenstest besser ab als Kontrollmäuse“, sagte Korfas.

Bisher ging man davon aus, dass die Hauptursache für Hörverlust beim Menschen der Verlust von Haarzellen sei.

Mittlerweile ist jedoch klar, dass der Verlust der Synapsen der inneren Haarzellen das erste Ereignis im Prozess des Hörverlusts sein kann. Daher sind Therapien, die auf den Erhalt, die Regeneration und/oder die Erhöhung der Synapsenanzahl abzielen, ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung einiger Hörstörungen.

„Auch einige neurodegenerative Erkrankungen beginnen mit dem Verlust von Synapsen im Gehirn“, sagte Korfas.

„Daher könnten die Erkenntnisse aus der Innenohrforschung dazu beitragen, neue Therapien für einige dieser verheerenden Krankheiten zu finden.“