Danno da esposizione a rumore e meccanismi di protezione. Rumore condizionante. Risultati di uno studio sperimentale sull'effetto protettivo del sistema efferente olivo-cocleare

1. Università di Roma “La Sapienza”
Dipartimento di Neurologia e Otorinolaringoiatria
Giuseppe Attanasio, MD, PhD
www.otoiatria.it

2. TRAUMA ACUSTICO
Energia acustica che viene processata
allo stesso modo di uno stimolo non
traumatizzante
 Il danno riflette l’organizzazione tonotopica
delle strutture sensoriali
 Amplificazione di 10-15 dB delle frequenze da 3
a 5 kHz

3. Direzionalità del suono (binauralità)
Rinforzo dell’energia meccanica
Differenza tra la pressione sonora misurata vicino alla
membrana timpanica e quella misurata in campo libero
(guadagno massimo tra 2 e 5 kHz, picco a 3-4 kHz)

4. MAGGIORE SENSIBILITA’ AL DANNO DA
PARTE DELLE CELLULE CILIATE ESTERNE
La localizzazione lungo l’organo di Corti provoca
uno spostamento più ampio e più rapido

5. LA TRASDUZIONE DEL
SEGNALE SONORO
L’onda sonora muove la membrana basilare su e giù.
Le stereocilia delle OHCs in contatto con la membrana
tectoria vengono spostate verso la stria , si aprono i canali
ionici del K+ e le cellule si depolarizzano contrazione
La contrazione delle OHCs amplifica il movimento
dell’Organo di Corti e permette l’ancoraggio delle
stereocilia delle IHCs alla membrana tectoria
Il depiazzamento delle stereocilia delle IHCs le
depolarizza e attiva il messaggio elettrico che viene
inviato alla fibre nervosa afferente (tipo I)

6. L’ORGANO DEL CORTI

7. LE STEREOCILIA

10. DANNO ALLE STEREOCILIA
 Rottura dei legamenti crociati e apicali  minore
sensibilità allo stimolo acustico : ipoacusia
 Distacco della membrana tectoria dalle sterocilia  si
riduce l’ampiezza del movimento applicato
 Depolarizzazione dei filamenti di actina nelle sterocilia e
a livello del piano cuticolare  minore rigidità e anomala
deflessione

13. MECCANICO METABOLICO
(Alta intensità e breve periodo) (Bassa intensità e lungo periodo)
ANDAMENTO BIFASICO DEL RECUPERO UDITIVO
DOPO ESPOSIZIONE A RUMORE IMPULSIVO
(Immediatamente e dopo 8-10 ore)

14. Rilascio di
TRAUMA glutammato a livello
ACUSTICO delle sinapsi IHC
ACUTO Eccitotossicità
Rigonfiamento e poi
distruzione delle
terminazioni post-
sinaptiche
IPOACUSIA
Grazie alla plasticità è possibile una rigenerazione delle
terminazioni dendritiche e quindi una riparazione del danno
sinaptico che risulta in una ripresa della funzionalità.

16. DANNO DA RUMORE
 IPOACUSIA
 RECRUITMENT
 ACUFENI
 ALTERATA SELETTIVITA’ IN FREQUENZA
 ALTERAZIONE DEI FENOMENI PSICOACUSTICI:
 loudness,
 integrazione temporale
 remote masking

17. UNA PROGRESSIVA RIDUZIONE DEL DANNO ACUSTICO A
SEGUITO DI RIPETUTE ESPOSIZIONI ALLO STESSO SUONO

19. OBN 4kHz, 85 dB SPL

21. RUMORE IMPULSIVO

22. ‘TOUGHENING’ EFFECT

25. CTRL

26. 5 DAYS
CTRL
18 H

29. MECCANISMI DI RESISTENZA AL
RUMORE
 PROTEINE DEL CITOSCHELETRO
 FLUSSO VASCOLARE COCLEARE
 SISTEMA EFFERENTE COCLEARE

30. DISTRIBUZIONE DELL’ACTINA
NELL’ORGANO DI CORTI

31. ESPOSIZIONE AL RUMORE
RIDUZIONE DEL FLUSSO VASCOLARE
COCLEARE
?
NOISE INDUCED HEARING
LOSS (NIHL)

32. CBF NHIL
FAILURE TO PROVIDE ADEQUATE
SUPPLIES OF NUTRIENTS AND/OR TO
REMOVE WASTE PRODUCTS
(Hawkins, 1971)

33. Effetto protettivo del sistema efferente
cocleare durante l’esposizione a trauma
acustico

35. Fascio OC mediale Fascio OC laterale

36. Spiral Large, radial
distribution
distribution and
and synapse
synapse
exclusively
predominantly
with
with the
dendrites
receptors cells
Fascio laterale Fascio mediale

37. EFFECTS OF THE COCHLEAR
EFFERENT SYSTEM
• Suppression of the auditory nerve responses
(Guinan & Gifford, 1988; Liberman, 1989)
• Protection during noise-exposure
(Rajan et al., 1988; Attanasio et al., 1999)
• Anti-masking effect on masked signals
(Nieder & Nieder, 1970; Kawase, 1993)

38. MATERIAL AND METHODS
 6 GUINEA PIGS
 RIGHT VESTIBULAR NEURECTOMY AND PERMANENT
ELECTRODES IMPLANT
 10 DAYS RECOVERY
 HEARING THRESHOLD MEASUREMENT (ABR)
 CONDITIONING NOISE EXPOSURE
 HEARING THRESHOLD MEASUREMENT AT THE END OF
EACH EXPOSURE

39. MATERIAL AND METHODS
CONDITIONING NOISE EXPOSURE
PARAMETERS
 OBN centered at 4 kHz
 85 dB SPL
 6 hours on/18 hours off
 10 consecutive days

40. COMBINED SURGICAL APPROACH TO
ENDOLYMPHATIC SAC AND VESTIBULAR NERVE IN
THE GUINEA PIG

41. RESULTS
dB 60
50
THRESHOLD SHIFT
40
OCB
SECTION
30 AVG
CONTROL
20 EAR AVG
10
0
PRE-EXP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAYS OF NOISE-EXPOSURE

42. NORMAL
EFFERENT
SYSTEM
AFTER COCB
SECTION

43. RESULTS
SECTIONING OF THE COCHLEAR EFFERENT
SYSTEM IN GUINEA PIG CAUSES PERSISTENT
HEARING LOSS DURING 10 DAYS OF
CONDITIONING NOISE EXPOSURE

44. IF THE OC SYSTEM DOES PLAY A
PROTECTIVE ROLE, UNDERSTANDING
THIS NATURAL DEFENSE MECHANISM
MAY HELP EXPLAIN WHY SOME
INDIVIDUALS ARE MUCH SUSCEPTIBLE
TO ACOUSTIC INJURY THAN OTHERS
AND MAY PROVIDE CLUES AS TO HOW
SUCH NATURAL DEFENSES COULD BE
ENHANCED