Effekter af infralydseksponering på målinger af endolymfatiske hydrops

Infralyd genereres i den menneskelige krop ved processer såsom respiration og myokardiekontraktion. Eksterne kilder omfatter dem, der er produceret naturligt, såsom vind og jordskælv, og dem, der er menneskeskabte, såsom bilmotorer og tunge maskiner. Vindmøller er kendt for at udsende infralyd med en grundfrekvens på 1 Hz med intensiteter, der nærmer sig 100 decibel (dB), afhængigt af vindhastigheden. Over 75.000 vindmøller er blevet installeret mellem 2003 og 2015 alene i USA. Efterhånden som miljømæssig infralydseksponering er steget i udbredelse og intensitet med fremkomsten af ​​teknologier såsom store vindmøller, er der fornyet opmærksomhed blevet rettet mod virkningerne af infralyd på udsatte individer.

Da det falder under hørbare tærskler, ville konventionel visdom diktere, at infralyd ikke påvirker mennesker. Nogle individer, der bor i nærheden af ​​vindmøller, oplever dog øgede niveauer af gener og søvnforstyrrelser i en dosis-respons måde. Andre rapporterede symptomer fra infralydseksponering omfatter aural fylde, tinnitus, svimmelhed og svimmelhed. Nogle forskere antager, at disse otologiske symptomer er relateret til den infrasoniske komponent af vindmøllestøj, der påvirker det indre øres funktion. Men da mekanismen eller årsagsrollen endnu ikke er fastlagt, tilskriver andre sådanne symptomer en psykosomatisk eller "nocebo"-effekt (dvs. forværrede symptomer forårsaget af negative forventninger). Efterhånden som vindmølleparker og andre infralyd-genererende kilder bliver udbredt, er der nu et kritisk behov for at bestemme virkningerne af infralyd på det indre øres funktion.

Undersøgelser udført på mennesker har bekræftet, at infralyd har målbare effekter i cochlea. Hensel et al præsenterede infralydtoner på 6 og 12 Hz ved 130 dB lydtryksniveau (SPL), mens de samtidig målte forvrængningsproduktets otoakustiske emissioner (DPOAE'er). De observerede betydelige stigninger i DPOAE-amplituder i nærvær af infralyd sammenlignet med, når disse toner var fraværende. Forfatterne tilskrev denne effekt til forskydningen af ​​den cochleære partition under infralydeksponering. Yderligere demonstrerede Dommes et al aktivitet i den primære auditive cortex på funktionel magnetisk resonansbilleddannelse under infralydseksponering, hvilket giver bevis for, at perception af infralyd sker gennem kendte auditive veje.

Reversible hydropiske ændringer i det endolymfatiske rum er blevet observeret under kortvarig eksponering for infralyd og lavfrekvent lyd i flere marsvinemodeller. Flock and Flock brugte en eksplanteret marsvin temporal knoglemodel til at visualisere ekspansion af det endolymfatiske rum på konfokal mikroskopi, mens der blev anvendt toneudbrud på 140 Hz mellem 88-112 dB. Kort efter dette arbejde opdagede Salt ændringer, der tyder på endolymfatiske hydrops in vivo ved hjælp af volumen- og flowmarkører iontoforeseret ind i det endolymfatiske rum hos marsvin under 3 minutters eksponering for 200 Hz toneudbrud ved 115 dB SPL. De observerede ændringer i flow og volumen i det endolymfatiske rum var reversible. Restitutionshalveringstiden i denne undersøgelse var 3,2 minutter. Efterfølgende arbejde af Salt et al påviste, at infralyd ved 5 Hz genererede større endolymfatiske potentialer i den tredje cochleare vending end frekvenser i det hørbare område fra 50-500 Hz. Dette var på trods af et præsentationsniveau, der forventedes at ligge under marsvinenes høretærskel. Disse undersøgelser viser, at infralyd og lavfrekvente toner har målbare effekter på det indre øres fysiologi, selv ved høreniveauer under tærskelværdien.

Selvom der er bevis for, at den menneskelige cochlea stimuleres af infralyd, vides det ikke, om infralyd inducerer endolymfatiske hydrops hos mennesker. Det foreslåede arbejde vil teste den centrale hypotese, at kortvarig infralydeksponering inducerer reversible endolymfatiske hydrops i det menneskelige indre øre. Denne hypotese er baseret på observationerne i de præsenterede dyreforsøg og den observerede kombination af auditive og vestibulære symptomer rapporteret at være forbundet med infralydeksponering.

For at teste hypotesen hos levende mennesker, vil den foreslåede undersøgelse bruge elektrofysiologiske test, der i øjeblikket anvendes som kliniske test for endolymfatiske hydrops. Ved at bruge en kombination af tests vil der søges bevis for hydrops i både cochlea og det vestibulære system.

1. Elektrokokleografi (ECoG). ECoG er en elektrofysiologisk test af cochlear funktion. Tilstande såsom Ménières sygdom, som er karakteriseret ved endolymfatiske hydrops, viser et forhøjet forhold mellem summationspotentiale og aktionspotentiale (SP/AP) på elektrokochleografi (ECoG). En stigning i SP i forhold til AP menes at skyldes en afbøjning af basilarmembranpositionen mod scala tympani. Følgelig er unormal ECoG blevet korreleret med fundet af cochleære hydrops (i den basale vending) på gadolinium-forstærket MR.
2. Vestibulære fremkaldte myogene potentialer (VEMP'er). VEMP'er opstår fra lydinduceret aktivering af otolithorganer og deres tilhørende vestibulære neuroner. Den cervikale VEMP (cVEMP) og okulære VEMP (oVEMP) er teoretiseret til at stamme fra henholdsvis sacculum og utrikel. Tærskler, defineret som den laveste stimulusintensitet, ved hvilken et respons ses, kan opnås ved flere teststimulusfrekvenser (250, 500, 750, 1000 Hz), og tærskelresponskurver kan konstrueres. Den laveste tærskel for at fremkalde et svar ses typisk ved 500 Hz for både oVEMP og cVEMP. Ved hydropiske tilstande såsom Ménières sygdom kan VEMP-tærskler være forhøjede eller fraværende ved alle testede frekvenser. Derudover kan VEMP-tuningkurver forskydes, således at den laveste tærskel observeres ved en anden testet frekvens (f. 750 eller 1000 Hz). Et skift i resonansfrekvensen af ​​de otolitiske organer på grund af trykændringer i det endolymfatiske rum antages at forårsage disse ændringer.

En vellykket gennemførelse af formålene med denne undersøgelse vil give en bedre forståelse af de potentielle effekter af infralyd på det indre øres funktion. Resultaterne af dette arbejde vil sætte skub i yderligere undersøgelser af risici for infralydeksponering og kan anspore til bestræbelser på at reducere individuel og miljømæssig eksponering. En nyligt beskrevet mekanisme ville give forskere, regulatorer og fortalergrupper en tidligere fraværende og afgørende forståelse af virkningerne af infralyd på det indre øres funktion, når de udarbejder politik, designer nye teknologier og sikrer sikkerheden for udsatte personer.