Dzwoni, ale w którym kościele?

ResearchBlogging.org

Tinnitus (inaczej szumy uszne) jest bardzo częstym zaburzeniem funkcjonowania słuchu, polegającym na odbieraniu „dźwięków fantomowych” w postaci dzwonienia czy szumu w uszach, bez obecności realnego źródła dźwięku. Chociaż bardzo dużej liczbie osób zdarza się odczuwać niby-tinnitusowe wrażenia niemal na co dzień (np. po koncercie rockowym), całkiem sporo ludzi doświadcza tego schorzenia w sposób chroniczny. Z badań wynika, że na przewlekły tinnitus cierpi około 40 milionów Amerykanów, jest on także najczęstszym ze schorzeń zgłaszanych przez weteranów wojennych (częściej nawet niż post-traumatic stress disorder). W dodatku pacjentów takich będzie prawdopodobnie coraz więcej, biorąc pod uwagę starzenie się społeczeństwa przy intensywnej ekspozycji na hałas.

Słowo „cierpi”, używane w stosunku do pacjentów z tinnitusem, jest jak najbardziej na miejscu, gdyż zaburzenie to wiąże się bardzo silnie z obniżeniem nastroju. Liczba przypadków stwierdzanej klinicznie depresji jest u tych ludzi ponad dwukrotnie wyższa, niż średnia dla Amerykanów. I nic dziwnego, bo wystarczy wyobrazić sobie (jeśli ktoś tego zaburzenia nie  doświadcza), jak strasznie irytujące i przeszkadzające w normalnym funkcjonowaniu, w pracy czy we śnie, mogą być takie świszczące, gwiżdżące czy wyjące dźwięki, rozlegające się bez przyczyny w uszach czy w głowie.

Lekarstwa na tinnitus nie ma, dostępne terapie mają za zadanie tylko zmniejszyć dolegliwości pacjenta. Od ponad pięćdziesięciu lat także trwają badania nad tym, co tak naprawdę powoduje szumy uszne.

Odrobinę światła na tę zagadkę mają zamiar rzucić członkowie zespołu Josefa Rauscheckera, neurobiologa pracującego na Georgetown University w Waszyngtonie. Jakkolwiek bowiem większość naukowców zajmujących się tinnitusem zgadza się, że u podstaw tego schorzenia leżą zaburzenia funcjonowania części układu słuchowego, to nie ma zgody co do tego, czy zmiany tylko w układzie słuchowym są niezbędne i wystarczające (istnieją bowiem pacjenci z tinnitusem, ale bez wykrytych uszkodzeń słuchu; nie każde uszkodzenie słuchu prowadzi do tinnitusa).

Najnowsze odkrycia zespołu Rauscheckera pokazują, że rolę w rozwoju tinnitusa odgrywają powiązania między układem słuchowym i układem limbicznym mózgu. Już dawno temu zauważono powiązanie między stanem emocjonalnym pacjenta (czyli tym, za co odpowiada układ limbiczny) a nasileniem objawów szumów usznych. Rauschecker twierdzi jednak, że nie jest tak, jak można by się spodziewać – pacjent słyszy szumy w uszach, to go irytuje, zaburza sen i prowadzi do stresu. Wygląda raczej na to, że jest odwrotnie: coś jest popsute w układzie limbicznym – być może na skutek stresu – i to „popsucie” właśnie prowadzi do powstania przewlekłej postaci choroby.

Postulowana teoria wygląda w dużym uproszczeniu następująco. Osoba z nieuszkodzonym ślimakiem odbiera wszystkie częstotliwości dźwięków prawidłowo (te, które człowiek może odbierać, oczywiście). W ciągu jej życia jednak następuje niszczenie pewnych fragmentów ślimaka, odpowiedzialnych za detekcję konkretnych częstotliwości. Do odpowiednich obszarów układu słuchowego mózgu (tych, które odbierały bodźce ze zniszczonych fragmentów) sygnały te przestają wtedy dochodzić. Wówczas rejony te – zgodnie z teorią plastyczności mózgu – zaczynają odbierać „nie swoje” dźwięki, czyli odbierają sygnały z sąsiadujących ze zniszczonymi fragmentów ślimaka. W tym momencie mamy do czynienia z fantomem, podobnie jak w przypadku odbierania przez mózg bodźców z nieistniejącej kończyny. Te fantomowe dźwięki to właśnie tinnitus.

W normalnej sytuacji bodziec taki dociera, w ośrodkowym układzie nerwowym, do części słuchowej i limbicznej jednocześnie, przez pobudzenie ciała kolankowatego przyśrodkowego (medial geniculate nucleus, MGN, na rysunku poniżej) we wzgórzu. Układ limbiczny interpretuje taki sygnał jako nieważny i wycisza go (dlatego ludziom po koncertach rockowych dzwoni w uszach tylko przez jakiś czas).

Wyciszenie to następuje dzięki aktywności brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej (ventromedial prefrontal cortex, vmPFC), która pobudza jądro siatkowate wzgórza (thalamic reticular nucleus, TRN), które z kolei blokuje niechciany sygnał w MGN (aktywność ta oznaczona jest na schemacie czerwonymi liniami). W tej sytuacji sygnał ulega wygaszeniu i w układzie słuchowym i w układzie limbicznym, i wszystko jest w porządku.

Natomiast u pacjentów z chronicznym tinnitusem, na skutek niewystarczającej aktywności brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej, sygnał nie zostaje wygaszony. Skutkuje to stałym pobudzeniem wzgórzowo-korowym i odczuwaniem ciągłej obecności sygnału tinnitusowego (czyli ciągłym słyszeniem szumów usznych).

Rauschecker z zespołem opublikowali dane, z których wynika, że zaburzenia w dwu rejonach układu limbicznego: strukturalne w brzuszno-przyśrodkowej korze przedczołowej oraz funkcjonalne w jądrze półleżącym (nucleus accumbens, NAc, aktywnie powiązanym z vmPFC) rzeczywiście mogą być źródłem tinnitusa. Polegałoby to na niemożności wyciszania przez te struktury (obie albo jedną z nich) sygnału fantomowego, już po jego powstaniu w układzie słuchowym.

Nie wszyscy specjaliści od tinnitusa zgadzają się z wnioskami na temat powstawania szumów usznych, wyciąganymi przez naukowców z Georgetown University. Wyniki uzyskane przez zespół Rauscheckera są jednak na tyle interesujące, że w tej chwili właśnie zespół ten występuje o finansowanie dalszych badań. Wierząc, że ich doświadczenia nie tylko wyjaśnią, co dokładnie powoduje szumy uszne, ale pomogą w przyszłości w opracowaniu terapii i rehabilitacji dla pacjentów z tinnitusem, a także w zrozumieniu innych zaburzeń funkcjonowania mózgu, jak przewlekłe bóle fantomowe chociażby.

(Miskomdomleka dziękuję za konsultacje neurobiologiczne, wyrażając przy okazji nadzieję, że dostaniecie ten cholerny grant :-), bo wszystko to brzmi naprawdę ciekawie)

Leaver, A., Renier, L., Chevillet, M., Morgan, S., Kim, H., & Rauschecker, J. (2011). Dysregulation of Limbic and Auditory Networks in Tinnitus Neuron, 69 (1), 33-43 DOI: 10.1016/j.neuron.2010.12.002 (schemat pochodzi z tej publikacji)

8 uwag do wpisu “Dzwoni, ale w którym kościele?

  1. „Do odpowiednich obszarów układu słuchowego mózgu sygnały te przestają wtedy dochodzić. Wówczas sąsiadujące z nimi rejony przejmują ich rolę – zgodnie z teorią plastyczności mózgu zaczynają odbierać „nie swoje” dźwięki”

    To znaczy chyba „nadawać”? Sąsiadujące rejony nadają, a leżące odłogiem obszary słuchowe przejmują ten, nomen omen, szum. Tak?

  2. Faktycznie, robiłam za duży skrót myślowy i wyszło nie tak, jak powinno. Tak, tak to wygląda.
    Obszary układu słuchowego uprzednio połączone z uszkodzoną częścią ślimaka nie mają teraz żadnego sygnału do odbierania. Zgodnie z teorią plastyczności mózgu te obszary układu słuchowego uzyskują połączenia z sąsiednimi nieuszkodzonymi częściami ślimaka i zaczynają odpowiadać na pochodzące stamtąd sygnały. Ten nadmiar reprezentacji (można powiedzieć „ilości obszarów odpowiadających na”) częstotliwości pochodzących z sąsiednich nieuszkodzonych części ślimaka jest, jak się dość powszechnie uważa, źródłem tinnitusa.
    Dzięki za komcia, bo teraz, po poprawieniu, jest to bardziej zrozumiałe i ma sens.

  3. Dzięki za ważny temat.

    „Do odpowiednich obszarów układu słuchowego mózgu (tych, które odbierały bodźce ze zniszczonych fragmentów) sygnały te przestają wtedy dochodzić. Wówczas rejony te – zgodnie z teorią plastyczności mózgu – zaczynają odbierać „nie swoje” dźwięki, czyli odbierają sygnały z sąsiadujących ze zniszczonymi fragmentów ślimaka.”

    Hmmmm. Wedle mojej wiedzy, to w ślimaku znajduje się błona podstawna, na której są umieszczone komórki rzęsate i położenie danej komórki w danym obszarze błony odpowiada za częstotliwość dźwięku, który ją pobudza do aktywności. Innymi słowy, błona podstawna robi transformatę Fouriera odbieranego dźwięku (a obszar wrażliwy na najwyższe częstości jest niefortunnie zlokalizowany tuż przy początku błony podstawnej, więc uszkadza się najprędzej, dlatego też z wiekiem tracimy zdolność słyszenia wysokich dźwięków). Teraz, jeśli komórki rzęsate zostają z różnych przyczyn uszkodzone, to przestają reagować w sposób skoordynowany na wychylenie błony podstawnej i nie przekazują sygnału do układu nerwowego. Wtedy nie słyszymy tej częstotliwości, za słyszenie której odpowiedzialny był ten fragment błony, na której uszkodziły się komórki rzęsate. Jeśli uszkodzenie jest punktowe, to sprawa nie jest przegrana, bo wychylenie błony podstawnej nie jest punktowe, i inne, nieuszkodzone komórki dookoła też mogą je poczuć, a więc przekazać jakiś sygnał do mózgu. I to by było to, co opisujesz: zdolność do słyszenia dźwięku mimo zniszczenia bezpośrednio odpowiedzialnych za nią komórek. Ale już za sam szum uszny odpowiadałaby raczej aktywność _zniszczonych_ komórek rzęsatych, które drgają nieskoordynowanie, przekazując jakieś losowe sygnały. To mogłoby tłumaczyć pojawienie się dzwonienia o częstotliwości odpowiadającej fragmentowi zniszczonej błony o charakterze stałym (w przypadku szumów czasowych, komórki nie są jak mi się zdaje nieodwołalnie zniszczone, a tylko zmęczone). Tylko że w praktyce nie ma jak sprawdzić, czy istotnie tinnitus u danej osoby ma przyczynę w uszkodzeniu komórek rzęsatych o danej częstości, bo zobaczyć je można tylko po wycięciu ucha zewnętrznego i rozpruciu ślimaka, a to jest, hm, śmiertelne.

    Uczyłam się tego parę lat temu, więc gdyby były jakieś wątpliwości, to chętnie sprawdzę. A szumy uszne to straszne paskudztwo. Bo to nie tylko szumy o różnym charakterze, ale i dzwonienie, ćwierkanie, słyszenie ciągłych dźwięków o wysokiej lub niskiej częstości, stałej lub zmiennej, o tysiącu przyczyn, nikłej diagnozowalności i przyzerowej wyleczalności. Spróbujcie sobie żyć z dźwiękiem o głośności np. 40dB stale nadającym do ucha. Są przypadki, że ludzie z tego powodu popełniali samobójstwa. A tinnitus można dostać _nadspodziewanie_ łatwo — wystarczy jeden zbyt głośny koncert albo wystrzał petardy.

    PS. Ściągnęłam artykuł i hmmm, tak średnio podobają mi się wykresy, spróbuję napisać coś więcej jutro :)

  4. @czereśnia

    Innymi słowy, błona podstawna robi transformatę Fouriera odbieranego dźwięku
    Nie robi. To tylko mało zręczne porównanie. Ale idea jest w przybliżeniu taka sama.

    a obszar wrażliwy na najwyższe częstości jest niefortunnie zlokalizowany tuż przy początku błony podstawnej, więc uszkadza się najprędzej
    Z wiekiem – tak. Ale na przykład uraz akustyczny ograniczony do pewnych częstotliwości może uszkodzić tylko te wybrane częstotliwości.

    Ale już za sam szum uszny odpowiadałaby raczej aktywność _zniszczonych_ komórek rzęsatych, które drgają nieskoordynowanie, przekazując jakieś losowe sygnały.
    Właśnie prawie na pewno nie (przynajmniej w większości wypadków, bo tinnitus nie jest jednorodny). Wydaje się, że tinnitus zaczyna się zazwyczaj od obwodowego uszkodzenia ślimaka i jest jego konsekwencją, ale jego natura leży ośrodkowo. Procesy plastyczne w ośrodkowym układzie nerwowym, o których pisała Sporothrix, doprowadzają do rozmaitych braków równowagi pobudzenia i hamowania, sygnał tinnitusa zaczyna być generowany ośrodkowo. Podobnie, jak to bywa z bólami fantomowymi. Najlepszy dowodem jest fakt, że przecięcie nerwu słuchowego nie wyłącza tinnitusa. Są też nieliczne dane pokazujące, że stymulacje elektryczna pewnych struktur mózgu pacjentów zmniejsza poziom tinnitusa.

    bo zobaczyć je można tylko po wycięciu ucha zewnętrznego i rozpruciu ślimaka
    Wewnętrznego, oczywiście. Co do „niemożności” przypominam o badaniach postmortem i, co ważniejsze, badaniach na zwierzętach!

  5. @miski — ja bardzo chętnie łyknę każde opracowanie, jeśli mógłbyś podrzucić jakiś review albo coś podobnego, z ostatnich kilku lat, będę ogromnie wdzięczna.

    „Nie robi. To tylko mało zręczne porównanie. Ale idea jest w przybliżeniu taka sama.”
    Nie można chyba przypisać liniowej zależności „położenie wychylenia na błonie podstawnej vs. częstotliwość wzbudzająca”, ale AFAIR przyporządkowanie było jednoznaczne i powtarzalne.

    „Wewnętrznego, oczywiście. Co do „niemożności” przypominam o badaniach postmortem i, co ważniejsze, badaniach na zwierzętach!”
    Pardon, wewnętrzne :) Nam opowiadali przede wszystkim o takich badaniach na zwierzętach, w których sprawdzano, jakie obszary błony podstawnej są wzbudzone przy jakich sygnałach. Lekko drastyczne. W każdym razie, jest to raczej marna opcja diagnostyczna dla pacjenta, który chciałby się dowiedzieć, czy jego ślimak ma martwe komórki rzęsate i gdzie są umiejscowione :P

    O, a spytam jeszcze przy okazji. Jak to jest z mechanizmem zmniejszania szumów usznych po przesłuchaniu określonych sygnałów (głównie niskie częstości)?

  6. Klasyk do poczytania to Eggermont i Roberts 2004, The neuroscience of tinnitus, Trends in Neurosciences 27: 676-682. No i warto też zajrzeć do Rauschecker, Leaver, Mühlau 2010 Tuning Out the Noise: Limbic-Auditory Interactions in Tinnitus, Neuron 66: 819-826, chociaż tam jeszcze jest poprzednia wersja modelu, z naciskiem na jądro półleżące a nie na brzusznoprzyśrodkową korę przedczołową.

    Co do terapii tinnitusa to mam o nich wiedzę zbyt pobieżną, by o tym pisać bez przejrzenia paru książek z półki w pracy ;-) – zdaje się, że cechą wspólną wszystkich terapii jest niska skuteczność…

    Obie przeglądówki nie są dostępne za friko, jeśli nie masz dostępu skrobnij na maila to Ci wyślę PDFy.

  7. Szum i dzwonienie słychać też wtedy, gdy ktoś ma wyczulony słuch, wówczas „słychać” krew płynącą w tętnicach. Znam to z autopsji ;)

  8. @miskidomleka
    Serdeczne dzięki, znalazłam pdfy na stronach autorów przez Google Scholar :)

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s