Infraäänialtistuksen vaikutukset endolymfaattisten vesien mittauksiin

Infraääntä syntyy ihmiskehossa prosessien, kuten hengityksen ja sydänlihaksen supistumisen, seurauksena. Ulkoisia lähteitä ovat luonnollisesti tuotetut, kuten tuulet ja maanjäristykset, sekä ihmisen aiheuttamat, kuten autojen moottorit ja raskaat koneet. Tuulivoimaloiden tiedetään lähettävän infraääntä, jonka perustaajuus on 1 Hz ja jonka intensiteetit ovat lähellä 100 desibeliä (dB), tuulen nopeudesta riippuen. Pelkästään Yhdysvalloissa on otettu käyttöön yli 75 000 tuuliturbiinia vuosina 2003-2015. Koska ympäristön infraäänen yleisyys ja voimakkuus ovat lisääntyneet teknologioiden, kuten suurten tuuliturbiinien, myötä, on kiinnitetty uutta huomiota infraäänen vaikutuksiin alttiina oleviin yksilöihin.

Koska infraääni putoaa kuuluvien kynnysten alapuolelle, tavanomainen viisaus sanelee, että infraääni ei vaikuta ihmisiin. Jotkut tuuliturbiinien lähellä asuvat henkilöt kokevat kuitenkin lisääntynyttä ärsytystä ja unihäiriöitä annosvasteella. Muita infraäänelle altistumisesta raportoituja oireita ovat kuulon täyteläisyys, tinnitus, huimaus ja huimaus. Jotkut tutkijat olettavat, että nämä otologiset oireet liittyvät tuuliturbiinin melun infraäänikomponenttiin, joka vaikuttaa sisäkorvan toimintaan. Koska mekanismia tai syy-roolia ei kuitenkaan ole vielä selvitetty, toiset katsovat tällaisten oireiden johtuvan psykosomaattisista tai "nocebo"-vaikutuksista (ts. negatiivisten odotusten aiheuttamat oireiden paheneminen). Kun tuulipuistot ja muut infraääntä tuottavat lähteet yleistyvät, on nyt kriittinen tarve määrittää infraäänen vaikutukset sisäkorvan toimintaan.

Ihmisillä tehdyt tutkimukset ovat vahvistaneet, että infraäänellä on mitattavissa olevia vaikutuksia simpukassa. Hensel ym. esittelivät infraääniääniä 6 ja 12 Hz 130 dB:n äänenpainetasolla (SPL) samalla, kun ne mittasivat vääristymätuotteen otoakustisia päästöjä (DPOAE). He havaitsivat huomattavia nousuja DPOAE-amplitudeissa infraäänen läsnä ollessa verrattuna siihen, kun näitä ääniä ei ollut. Kirjoittajat katsoivat tämän vaikutuksen johtuvan sisäkorvaosion siirtymisestä infraäänialtistuksen aikana. Lisäksi Dommes et al osoittivat aktiivisuutta primaarisessa kuulokuoressa toiminnallisessa magneettikuvauksessa infraäänelle altistumisen aikana, tarjoten todisteita siitä, että infraäänen havaitseminen tapahtuu tunnettujen kuuloreittien kautta.

Endolymfaattisen tilan palautuvia hydropisia muutoksia on havaittu lyhytaikaisen altistuksen aikana infraäänelle ja matalataajuuksiselle äänelle useissa marsumalleissa. Flock ja Flock käyttivät eksplantoitua marsun temporaaliluumallia visualisoidakseen endolymfaattisen tilan laajenemisen konfokaalimikroskopiassa käyttämällä 140 Hz:n äänipurskeita välillä 88-112 dB. Pian tämän työn jälkeen Salt havaitsi muutoksia, jotka viittaavat endolymfaattiseen hydropsiin in vivo käyttämällä tilavuus- ja virtausmarkkereita, jotka oli iontoforesoitu marsujen endolymfaattiseen tilaan 3 minuutin altistuksen aikana 200 Hz:n äänipurskeille 115 dB SPL:llä. Havaitut muutokset virtauksessa ja tilavuudessa endolymfaattisessa tilassa olivat palautuvia. Toipumisen puoliaika tässä tutkimuksessa oli 3,2 minuuttia. Saltin et al.:n myöhempi työ osoitti, että 5 Hz:n infraääni synnytti suuremmat endolymfaattiset potentiaalit kolmannessa sisäkorvakierrossa kuin taajuudet kuultavalla alueella 50-500 Hz. Tämä tapahtui huolimatta siitä, että esittelytason odotetaan olevan marsujen kuulokynnyksen alapuolella. Nämä tutkimukset osoittavat, että infraäänellä ja matalataajuisilla äänillä on mitattavissa olevia vaikutuksia sisäkorvan fysiologiaan jopa kynnyksen alapuolella.

Vaikka on todisteita siitä, että infraääni stimuloi ihmisen simpukkaa, ei tiedetä, aiheuttaako infraääni endolymfaattista hydropsia ihmisissä. Ehdotettu työ testaa keskeistä hypoteesia, jonka mukaan lyhytaikainen infraäänaltistus indusoi palautuvia endolymfaattisia hydropsia ihmisen sisäkorvassa. Tämä hypoteesi perustuu esitettyjen eläinkokeiden havaintoihin ja havaittuun kuulo- ja vestibulaarioireiden yhdistelmään, jonka on raportoitu liittyvän infraäänialtistukseen.

Hypoteesin testaamiseksi elävillä ihmisillä ehdotetussa tutkimuksessa hyödynnetään elektrofysiologisia testejä, joita tällä hetkellä käytetään endolymfaattisten hydropsien kliinisinä testeinä. Käyttämällä testien yhdistelmää todisteita hydropsista etsitään sekä simpukasta että vestibulaarijärjestelmästä.

1. Elektrokokleografia (ECoG). EKoG on sisäkorvatoiminnan elektrofysiologinen testi. Sellaiset sairaudet, kuten Ménièren tauti, joille on ominaista endolymfaattiset hydropsit, osoittavat kohonnutta summauspotentiaalin ja toimintapotentiaalin (SP/AP) suhdetta elektrokokleografiassa (ECoG). SP:n kasvun suhteessa AP:hen uskotaan johtuvan basilaarisen kalvon asennon taipumisesta scala tympaniin. Vastaavasti epänormaali EKoG on korreloitu sisäkorvan hydropsien löydösten kanssa (tyvikäännöksessä) gadoliniumilla tehostetussa magneettikuvauksessa.
2. Vestibulaariset myogeeniset potentiaalit (VEMPs). VEMP:t syntyvät otoliittielinten ja niihin liittyvien vestibulaaristen hermosolujen äänen aiheuttamasta aktivaatiosta. Kohdunkaulan VEMP:n (cVEMP) ja okulaarisen VEMP:n (oVEMP) on teoriassa lähtöisin pussista ja utriculesta, vastaavasti. Kynnykset, jotka määritellään pienimmäksi ärsykkeen intensiteetiksi, jolla vaste nähdään, voidaan saada useilla testiärsykkeiden taajuuksilla (250, 500, 750, 1000 Hz) ja kynnysvastekäyriä voidaan rakentaa. Alin kynnys vasteen saamiselle on tyypillisesti 500 Hz sekä oVEMP:lle että cVEMP:lle. Hydraulisissa olosuhteissa, kuten Ménièren taudissa, VEMP-kynnykset voivat olla koholla tai puuttua kaikilla testatuilla taajuuksilla. Lisäksi VEMP-virityskäyriä voidaan siirtää siten, että alin kynnys havaitaan eri testatulla taajuudella (esim. 750 tai 1000 Hz). Endolymfaattisen tilan paineen muutoksista johtuvan otoliittisten elinten resonanssitaajuuden muutoksen oletetaan aiheuttavan nämä muutokset.

Tämän tutkimuksen tavoitteiden onnistunut loppuun saattaminen auttaa ymmärtämään paremmin infraäänen mahdollisia vaikutuksia sisäkorvan toimintaan. Tämän työn tulokset antavat lisätutkimuksia infraäänelle altistumisen riskeistä ja voivat kannustaa ponnisteluja yksilön ja ympäristön altistumisen vähentämiseksi. Äskettäin kuvattu mekanismi antaisi tutkijoille, sääntelijöille ja edunvalvontaryhmille aiemmin puuttuvan ja ratkaisevan tärkeän käsityksen infraäänen vaikutuksista sisäkorvan toimintaan suunniteltaessa politiikkaa, suunniteltaessa uusia teknologioita ja varmistettaessa altistuneiden henkilöiden turvallisuus.