เครดิตภาพ: Ben Husmann Hu (CC โดย 2.0)

โลกสมัยใหม่ของเราดัง แค่นั่งในรถ เครื่องบิน หรือดูตัวอย่างภาพยนตร์ เราก็มีเสียงถล่มทลาย แม้ว่าเสียงเหล่านั้นจะไม่ทำลายไมโครโฟนที่ไวต่อความรู้สึกซึ่งเป็นหูของเรา แต่ระบบการได้ยินของเราจะเปิดใช้งานอยู่ตลอดเวลา อะไรคือผลที่ตามมาของเรื่องนี้?

เหตุผลหนึ่งที่เสียงเป็นปัญหาคือมันเกี่ยวข้องกับหูอื้อ หูอื้อหรือหูอื้อเป็นเรื่องปกติมากซึ่งส่งผลต่อ ร้อยละ 10 ของประชากร. สำหรับบางคนอาจจะรุนแรงพอที่จะรบกวนชีวิตประจำวันได้

ความรู้สึกของเสียงเรียกเข้าดูเหมือนจะเกิดขึ้นในสมอง ไม่เข้าหู . แต่กิจกรรมที่ผิดพลาดนั้นเริ่มต้นที่ไหน และมีวิธีใดที่จะหยุดมันได้ หากเราสามารถระบุที่มาได้ ก็อาจช่วยให้เราหาวิธีป้องกันหรือรักษาโรคหูอื้อได้

การทำความเข้าใจว่าระบบการได้ยินจัดการกับเสียงดังอย่างไรจะมีผลกระทบอย่างมาก เนื่องจากเราทุกคนต้องสัมผัสกับเสียงที่ดังอยู่เป็นประจำ บางครั้งเป็นระยะเวลานาน

ฉันเป็นนักวิจัยศึกษาสถานที่แรกที่กิจกรรมจากหูเข้าสู่สมอง นักเรียนของฉันและฉันเริ่มสนใจคำถามเหล่านี้เพราะเราสงสัยมานานแล้วว่าระบบการได้ยินจัดการกับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังได้อย่างไร

วิ่งลงไซแนปส์

เราคาดว่าเสียงดังจะทำให้ส่วนประกอบสำคัญในกระบวนการได้ยินหมดไป ส่วนประกอบสำคัญนั้นอยู่ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทซึ่งเรียกว่า ประสาท. ในการได้ยิน ไซแนปส์เป็นประตูที่สำคัญในการส่งข้อมูลเสียงจากหูไปยังสมอง ไซแนปส์ทำงานเมื่อแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าในเซลล์หนึ่งกระตุ้นการปลดปล่อยสารเคมีเล็กๆ น้อยๆ ที่เรียกว่าสารสื่อประสาท ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าในเซลล์ถัดไปทั่วทั้งไซแนปส์

แพ็คเก็ตสารสื่อประสาทเหล่านั้นใช้เวลาในการเติมเต็ม นั่นหมายความว่า หากเซลล์สมองที่รับข้อมูลจากหูมีการเคลื่อนไหวสูง สารสื่อประสาทก็อาจถูกใช้จนหมด ดังนั้นจึงไม่เพียงพอต่อการกระตุ้นเป้าหมายในสมอง และสัญญาณก็จะสูญหายไป

นี่เป็นปัญหาเฉพาะเมื่อสัญญาณเกิดขึ้นเร็วกว่าที่ไซแนปส์สามารถเติมได้ สำหรับเซลล์ในระบบการได้ยิน นี่อาจเป็นปัญหาที่แท้จริง เนื่องจากเซลล์เหล่านี้มีอัตราการทำกิจกรรมที่รวดเร็วที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อได้รับเสียงที่หนักแน่น

แล้วเราจะได้ยินในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังได้อย่างไร ถ้าประสาทของเราหมดสารสื่อประสาท?

ปรับตัวให้ดัง

เพื่อสำรวจสิ่งนี้ เราให้หนูอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังเป็นเวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์ เสียงดังพอๆ กับเครื่องเป่าผม เพียงพอที่จะขับเคลื่อนระบบการได้ยินโดยไม่ทำให้หูเสียหาย

ในตอนท้ายของสัปดาห์ เราดูการเปลี่ยนแปลงของประสาทที่เกิดจากเส้นประสาทการได้ยิน ซึ่งส่งสัญญาณจากหูไปยังสมอง ไซแนปส์เปลี่ยนไป จากสถานการณ์ปกติที่สารสื่อประสาทหมดอย่างรวดเร็วไปจนถึงแทบไม่หมดเลย

ไซแนปส์ก็ใหญ่ขึ้นและเพิ่มคลังสารสื่อประสาท การเปลี่ยนแปลงทั้งสองนี้สามารถป้องกัน synapse ไม่ให้สารสื่อประสาทหมดเมื่อระดับกิจกรรมสูง อันที่จริง เราพบว่าหลังจากได้รับเสียงรบกวน แรงกระตุ้นของเส้นประสาทก็เพิ่มความสำเร็จในการส่งผ่านไซแนปส์ ซึ่งปกติแล้วมักไม่สามารถทำได้

แนวคิดในการปรับตัวเข้ากับกิจกรรมนี้คุ้นเคยกันดี เช่น กล้ามเนื้อจะเต่งตึงหลังออกกำลังกายอย่างไร แต่ไม่ทราบว่าประสาทสัมผัสในสมองรับรู้ถึงกิจกรรมของพวกเขาด้วย สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงาน

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นประโยชน์ในขณะที่สัตว์ยังคงส่งเสียงดัง แต่จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากกลับสู่สภาวะปกติที่เงียบ เราพบว่าไซแนปส์เปลี่ยนกลับเป็นปกติเมื่อหนูกลับสู่สภาวะเงียบ แต่ดูเหมือนว่าจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวัน

ดังนั้น ทันทีหลังจากกลับสู่สภาพแวดล้อมที่เงียบสงบ ไซแนปส์ก็จะถูกเตรียมมากเกินไปและจะไม่มีสารสื่อประสาทหมดเหมือนปกติ ซึ่งอาจทำให้เกิดการกระตุ้นการทำงานของเส้นประสาทในการได้ยินมากเกินไปในสมอง ซึ่งสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นเสียงแม้ในกรณีที่ไม่มีเสียง ซึ่งเป็นหูอื้อ

ประสบการณ์ของฉันคือหูอื้อของฉันแย่ลงหลังจากเดินทางโดยเครื่องบินหรือรถยนต์เป็นเวลานาน ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือ synapses ของฉันกำลังปรับให้เข้ากับสภาพเสียงที่ดัง ซึ่งทำให้เกิดสมาธิสั้นหลังจากสิ้นสุดการเดินทาง หากต้องการดูว่าการเปิดรับเสียงที่จำกัดยังนำไปสู่หูอื้อ เราเพิ่งเริ่มร่วมมือกับ Micheal Dent และห้องทดลองของเธอ เนื่องจากพวกเขาเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านความสามารถในการได้ยินของหนู การศึกษาในหนูเหล่านี้อาจช่วยให้เราเข้าใจว่านี่เป็นปัจจัยเสี่ยงที่ไม่รู้จักสำหรับหูอื้อในมนุษย์หรือไม่

ปรับตัวเข้ากับความเงียบ

การศึกษานี้ยังทำให้เราสงสัยว่า: หากเสียงดังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของซินแนปติก เสียงที่ลดลงจะเป็นอย่างไร เด็กเล็กมักประสบ เสียงลดลงเนื่องจากประมาณครึ่งหนึ่งของพวกเขาประสบกับการติดเชื้อที่หู โดยปกติในสองปีแรกของพวกเขา การติดเชื้อที่หูทำให้เกิดการสะสมของของเหลวหลังแก้วหู ซึ่งลดความสามารถของเสียงที่จะรับจากส่วนภายนอกของหูไปยังส่วนท้ายของธุรกิจที่ซุกอยู่ข้างใน

สำหรับเด็กบางคน อาจมีผลระยะยาวของการกีดกันเสียง ซึ่งพวกเขามีปัญหา ภาษาการประมวลผล.

เราได้เริ่มตรวจสอบว่าประสาทหูหนวกในหนูได้รับผลกระทบอย่างไรเมื่อหูของพวกมัน เสียบ. น่าสนใจ เราเห็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับเสียง หลังจากเสียบปลั๊กไปหนึ่งสัปดาห์ ไซแนปส์ก็เล็กลง และร้านค้าของสารสื่อประสาทหดตัวลง ส่งผลให้หมดเร็วกว่าปกติ

เราคิดว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด สารสื่อประสาทที่ไม่ได้ใช้จำนวนมากจะสิ้นเปลืองเมื่อกิจกรรมต่ำ ดังนั้นไซแนปส์จึงสามารถหดตัวได้ นอกจากนี้ กิจกรรมที่ต่ำหมายความว่า synapses จะมีเวลามากขึ้นในการเติมเต็มที่เก็บสารสื่อประสาทที่น้อยที่สุดระหว่างการส่งสัญญาณ

หลังจากปิดเสียงหรือถอดปลั๊กหูแล้ว ไซแนปส์ก็กลับมาเป็นปกติ ดูเหมือนจะเป็นข่าวดี แต่เราไม่แน่ใจยังไม่มีผลตกค้างเล็กๆ น้อยๆ ที่อาจชัดเจนขึ้นเมื่อมีการทดลองมากขึ้น นอกจากนี้ การสัมผัสกับเสียงหรือการเสียบปลั๊กหลายรอบอาจทำให้เกิดผลตกค้างสะสม

สิ่งนี้กระตุ้นให้ฉันคิดถึงครอบครัวของตัวเอง ลูกสาวของฉันมีแนวโน้มที่จะติดเชื้อที่หูเมื่อเธอยังเด็ก ดูเหมือนว่าทุก ๆ สองสามเดือนเราจะไปหากุมารแพทย์ซึ่งจะรอจนกว่าจะมีของเหลวสะสมอยู่หลังแก้วหูก่อนที่จะสั่งยาปฏิชีวนะเพื่อรักษาการติดเชื้อ เป็นเรื่องที่เข้าใจได้เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการใช้ยาปฏิชีวนะมากเกินไปทำให้เกิดการดื้อยา

แต่เมื่อเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้น เราไม่เคยทดสอบการได้ยินของลูกสาวฉันเลยจริงๆ เพื่อทราบขอบเขตหรือระยะเวลาของการสูญเสียการได้ยิน ตอนนี้ฉันรู้แล้วว่าประสาทการได้ยินของเธอน่าจะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงใด ๆ เหล่านี้ถาวรหรือไม่? ฉันไม่คิดว่าเธอมีปัญหาในการประมวลผลภาษา แต่ฉันสงสัยเกี่ยวกับแง่มุมอื่นๆ ของการประมวลผลการได้ยิน

งานนี้ทำให้เรารู้สึกซาบซึ้งใจต่อประสาทหูหนวก พวกเขาถูกมองว่าเป็นเครื่องจักรที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดข้อมูลได้อย่างน่าเชื่อถือ ตอนนี้เรารู้แล้วว่างานไม่ง่ายนัก ไซแนปส์กำลังประเมินกิจกรรมอย่างต่อเนื่องและปรับตัวเองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและประหยัดประสิทธิภาพ เราคิดว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้หรือการเปลี่ยนแปลงที่ไซแนปส์อื่นๆ อาจนำไปสู่ผลที่ตามมาในระยะยาวสำหรับหูอื้อและการประมวลผลทางภาษา

เกี่ยวกับผู้เขียน

Matthew Xu-Friedman รองศาสตราจารย์วิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยบัฟฟาโลมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

at ตลาดภายในและอเมซอน