聴覚研究のブレークスルー：超常聴覚が達成される

ミシガン大学医学部のクレスゲ聴覚研究所で行われた研究では、マウスに超正常聴力が生じ、人間の隠れた難聴の原因についての仮説も裏付けられました。

研究者らは以前、内耳の神経栄養因子ニューロトロフィン3の量を増やすという同様の技術を使用して、音響外傷を負ったマウスの聴覚反応を回復させ、中年マウスの聴力を改善した。

この研究は、同じアプローチを健康な若いマウスに適用し、自然なレベルを超えて強化された聴覚処理を実現した初めての研究です。

「若いマウスの内耳におけるNtf3レベルの上昇により、内耳有毛細胞と聴覚ニューロン間のシナプスの数が増えることはわかっていたが、これが聴覚にどのような影響を与えるかはわかっていなかった」と、研究チームを率いたクレスゲ研究所所長のガブリエル・コルファス博士は述べた。

「私たちは、内耳に余分なシナプスを持つ動物は、聴覚閾値は正常だが、聴覚情報を通常以上のレベルで処理できることを示しています。」

この研究の結果はPLOS Biology誌に掲載されました。

以前の研究と同様に、科学者たちはNtf3の発現を変化させ、内有毛細胞とニューロン間のシナプスの数を増加させた。

内有毛細胞は蝸牛の中にあり、音波をこれらのシナプスを通して脳に伝達される信号に変換します。

しかし今回は、シナプスの数が少ない若いマウスのグループと、シナプスの数が多く、超正常の聴覚を持つ2つの若いマウスのグループが作成され、研究されました。

「私たちは以前、同じ分子を使って、騒音暴露により失われた若いマウスのシナプスを再生させたり、加齢に伴う難聴の兆候がすでに現れ始めた中年マウスの聴力を改善したりした」とコルファス氏は語った。

「これは、この分子が同様の状況にある人々の聴力を改善する可能性を示唆しています。新たな発見は、シナプスの再生、あるいはシナプス数の増加が聴覚処理を改善することを示唆しています。」

両グループのマウスは、非常に短い聴覚刺激を検出する能力を測定するプレパルス応答抑制テストを受けました。

このテストでは、被験者をバックグラウンドノイズのある部屋に入れ、マウスを怖がらせる大きな音を単独で、または非常に短い休止の後に再生します。

この一時停止をマウスが感知すると、恐怖反応が軽減されます。研究者たちは、マウスがそれを感知するにはどれくらい短い一時停止が必要なのかを突き止めました。

シナプスの少ないマウスでは、有意に長い休止が必要となり、この結果は、シナプス密度と人間の潜在的な難聴との関連という仮説を裏付けている。

隠れた難聴とは、標準的な検査では検出できない、会話の理解や騒音の中での音の識別が困難な状態を指します。プレパルス応答抑制検査の結果は、これまで人間の聴覚処理能力と相関関係にあることが示されてきました。

予想外の結果

シナプスの数が増加したマウスの結果はあまり予想外だった。

測定された聴覚脳幹反応のピークが改善され、またプレパルス反応抑制テストでもより良い成績を示し、より多くの聴覚情報を処理する能力があることを示唆した。

「シナプスの数を増やすことで、脳がより多くの聴覚情報を処理できるようになったことに驚きました。そして、これらのマウスは、対照群のマウスよりも行動テストで優れた成績を収めました」とコルファス氏は述べた。

以前は、人間の難聴の主な原因は有毛細胞の喪失であると考えられていました。

しかし、現在では、内耳感覚細胞のシナプスの喪失が難聴のプロセスにおける最初の出来事である可能性があることが明らかになっており、シナプスの数を保存、再生、および/または増加させることを目的とした治療法が、一部の聴覚障害の治療に有望なアプローチとなっています。

「一部の神経変性疾患も脳内のシナプスの喪失から始まる」とコルファス氏は言う。

「したがって、内耳の研究から得られた教訓は、これらの壊滅的な病気のいくつかに対する新たな治療法の発見に役立つ可能性があります。」