Wetenschappers ontdekten dat oude muizen minder in staat zijn om bepaalde actieve hersencellen “uit te schakelen” te midden van omgevingsgeluid, dan jonge. Het resultaat, zeggen ze, creëert een “wazig” geluidsbeeld dat het voor de hersenen moeilijk maakt om zich te concentreren op één type geluid – zoals gesproken woorden – en omringende “ruis” weg te filteren.
Onderzoekers hebben onvermijdelijk leeftijd gerelateerd gehoorverlies al lang in verband gebracht met haarcellen in het binnenoor die na verloop van tijd beschadigd of vernietigd raken.
Maar de Johns Hopkins onderzoekers zeggen dat hun nieuwe studies, beschreven op 7 december in The Journal of Neuroscience, aangeven dat de hersenen veel te maken hebben met de aandoening, en dat het mogelijk is om dergelijk gehoorverlies te behandelen door de hersenen opnieuw te trainen om neuronen te beteugelen.
“Er is meer te horen dan het oor”, zegt Patrick Kanold, Ph.D., hoogleraar biomedische technologie aan de Johns Hopkins University en School of Medicine. Kanold merkt op dat de meeste mensen na hun 65e een vorm van gehoorverlies ervaren, zoals het onvermogen om individuële gesprekken in een bar of restaurant op te pikken.
Kanold en zijn team registreerden de activiteit van 8.078 hersencellen, of neuronen, in het auditief cortex hersengebied van 12 oude muizen (16-24 maanden oud) en 10 jonge (2-6 maanden oud).
Eerst hebben de onderzoekers de muizen geconditioneerd om aan een watertuit te likken als ze een toon hoorden. Vervolgens werd dezelfde oefening uitgevoerd terwijl er op de achtergrond “witte ruis” werd gespeeld.
Zonder het omgevingsgeluid likten de oude muizen net zo goed aan de watertuit als de jonge muizen toen ze de toon hoorden.
Toen de onderzoekers de witte ruis introduceerden, waren de oude muizen over het algemeen slechter in het detecteren van de toon en het likken aan de tuit dan de jonge.
Ook hadden de jonge muizen de neiging om aan de tuit te likken aan het begin of het einde van de toon. Oudere muizen likten eraan aan het begin van de toon, maar likten ook voordat de toon werd gepresenteerd, wat aangeeft dat ze dachten dat er een toon aanwezig was terwijl die er niet was.
Om vervolgens te zien hoe auditieve neuronen direct presteerden tijdens dergelijke gehoortesten, gebruikten de onderzoekers een techniek genaamd two-photon imaging om in de auditieve cortex van de muizen te kijken. De techniek maakt gebruik van fluorescentie om de activiteit van honderden neuronen tegelijkertijd te identificeren en te meten.
Onder normale omstandigheden, wanneer de hersencircuits correct werkten in de aanwezigheid van omgevingsgeluid, nam bij sommigen de neuronen activiteit toe wanneer de muizen de toon hoorden en tegelijkertijd werden andere neuronen onderdrukt of uitgeschakeld. Bij de meeste oude muizen sloeg de balans echter door naar overwegend actieve neuronen, en de neuronen die verondersteld werden uit te schakelen wanneer de toon werd gespeeld in de aanwezigheid van een rumoerige achtergrond, slaagden daar niet in.
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat er vlak voor de toon tot twee keer zoveel neuronen activiteit was bij oude muizen dan bij jonge muizen, vooral bij mannetjes, waardoor de dieren de tuit likten voordat de toon begon.
Een mogelijke reden voor dat resultaat, zegt Kanold, is dat “bij de oude muizen de hersenen zich kunnen gedragen alsof er een toon aanwezig is, terwijl dat niet het geval is.”
De experimenten met omgevingsgeluid onthulden ook dat jonge muizen verschuivingen ervoeren in de verhouding tussen actieve en inactieve neuronen, terwijl oudere muizen over het algemeen meer consistente actieve neuronen hadden. Zo konden jonge muizen de effecten van omgevingsgeluid op neurale activiteit onderdrukken, terwijl oude muizen dat niet konden, zeggen de onderzoekers.
“Bij oudere dieren lijkt omgevingsgeluid de neuronen activiteit meer ‘wazig’ te maken, waardoor het vermogen om individuele geluiden te onderscheiden wordt verstoord”, zegt Kanold.
Aan de positieve kant gelooft Kanold dat vanwege het flexibele leerpotentieel van het zoogdier brein, het kan worden “geleerd” om de wazigheid bij oudere dieren, inclusief mensen, aan te pakken.
“Misschien zijn er manieren om de hersenen te trainen om zich te concentreren op individueel geluid te midden van een kakofonie van lawaai”, zegt hij.
Kanold merkt op dat er meer onderzoek nodig is om precies het verband in kaart te brengen tussen het onvermogen om bepaalde neuronen uit te schakelen en gehoorverlies te midden van omgevingsgeluid, inclusief de betrokken hersencircuits en hoe deze veranderen met de leeftijd, evenals de mogelijke verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke dieren. .
Andere betrokken onderzoekers zijn Kelson Shilling-Scrivo en Jonah Mittelstadt van de Universiteit van Maryland.