Effetti dell'esposizione agli infrasuoni sulle misure dell'idrope endolinfatico

Gli infrasuoni sono generati all'interno del corpo umano da processi come la respirazione e la contrazione del miocardio. Le fonti esterne includono quelle prodotte naturalmente, come vento e terremoti, e quelle prodotte dall'uomo, come motori di automobili e macchinari pesanti. È noto che le turbine eoliche emettono infrasuoni con una frequenza fondamentale di 1 Hz con intensità che si avvicinano a 100 decibel (dB), a seconda della velocità del vento. Tra il 2003 e il 2015 sono state installate oltre 75.000 turbine eoliche solo negli Stati Uniti. Poiché l'esposizione ambientale agli infrasuoni è aumentata in prevalenza e intensità con l'avvento di tecnologie come le turbine eoliche su larga scala, è stata rivolta una rinnovata attenzione agli effetti degli infrasuoni sugli individui esposti.

Poiché scende al di sotto delle soglie udibili, la saggezza convenzionale imporrebbe che gli infrasuoni non influenzino gli esseri umani. Tuttavia, alcuni individui che vivono in prossimità di turbine eoliche sperimentano un aumento dei livelli di fastidio e disturbi del sonno in modo dose-risposta. Altri sintomi riportati dall'esposizione agli infrasuoni includono pienezza uditiva, tinnito, vertigini e vertigini. Alcuni ricercatori ipotizzano che questi sintomi otologici siano correlati alla componente infrasonica del rumore delle turbine eoliche che influisce sulla funzione dell'orecchio interno. Tuttavia, poiché il meccanismo o il ruolo causale devono ancora essere stabiliti, altri attribuiscono tali sintomi a un effetto psicosomatico o "nocebo" (es. peggioramento dei sintomi prodotti da aspettative negative). Man mano che i parchi eolici e altre fonti di generazione di infrasuoni si diffondono, vi è ora una necessità fondamentale per determinare gli effetti degli infrasuoni sulla funzione dell'orecchio interno.

Gli studi condotti sugli esseri umani hanno confermato che gli infrasuoni hanno effetti misurabili all'interno della coclea. Hensel et al. hanno presentato toni infrasuoni di 6 e 12 Hz a un livello di pressione sonora (SPL) di 130 dB misurando contemporaneamente le emissioni otoacustiche del prodotto di distorsione (DPOAE). Hanno osservato aumenti considerevoli delle ampiezze DPOAE in presenza di infrasuoni rispetto a quando questi toni erano assenti. Gli autori hanno attribuito questo effetto allo spostamento della partizione cocleare durante l'esposizione agli infrasuoni. Inoltre, Dommes et al. hanno dimostrato l'attività nella corteccia uditiva primaria sulla risonanza magnetica funzionale durante l'esposizione agli infrasuoni, fornendo la prova che la percezione degli infrasuoni avviene attraverso percorsi uditivi noti.

Cambiamenti idropici reversibili dello spazio endolinfatico sono stati osservati durante l'esposizione a breve termine agli infrasuoni e ai suoni a bassa frequenza in diversi modelli di cavie. Flock e Flock hanno utilizzato un modello di osso temporale di cavia espiantato per visualizzare l'espansione dello spazio endolinfatico sulla microscopia confocale mentre applicavano burst di toni di 140 Hz tra 88-112 dB. Poco dopo questo lavoro, Salt ha rilevato cambiamenti indicativi di idrope endolinfatica in vivo utilizzando marcatori di volume e flusso ionoforizzati nello spazio endolinfatico delle cavie durante 3 minuti di esposizione a toni a 200 Hz a 115 dB SPL. I cambiamenti osservati nel flusso e nel volume nello spazio endolinfatico erano reversibili. L'intervallo di recupero in questo studio è stato di 3,2 minuti. Il lavoro successivo di Salt et al ha dimostrato che gli infrasuoni a 5 Hz generavano potenziali endolinfatici maggiori nel terzo giro cocleare rispetto alle frequenze nella gamma udibile da 50-500 Hz. Ciò nonostante un livello di presentazione che dovrebbe essere inferiore alla soglia uditiva delle cavie. Questi studi dimostrano che gli infrasuoni ei toni a bassa frequenza hanno effetti misurabili sulla fisiologia dell'orecchio interno, anche a livelli uditivi inferiori alla soglia.

Sebbene ci siano prove che la coclea umana sia stimolata dagli infrasuoni, non è noto se gli infrasuoni inducano l'idrope endolinfatica negli esseri umani. Il lavoro proposto metterà alla prova l'ipotesi centrale che l'esposizione a infrasuoni a breve termine induca idrope endolinfatica reversibile nell'orecchio interno umano. Questa ipotesi si basa sulle osservazioni negli studi sugli animali presentati e sulla combinazione osservata di sintomi uditivi e vestibolari segnalati per essere associati all'esposizione agli infrasuoni.

Per testare l'ipotesi su esseri umani viventi, lo studio proposto utilizzerà test elettrofisiologici che sono attualmente impiegati come test clinici per l'idrope endolinfatico. Utilizzando una combinazione di test, si cercherà evidenza di idrope sia nella coclea che nel sistema vestibolare.

1. Elettrococleografia (ECoG). ECoG è un test elettrofisiologico della funzione cocleare. Condizioni come la malattia di Ménière, che sono caratterizzate da idrope endolinfatico, dimostrano un elevato rapporto tra potenziale sommatorio e potenziale d'azione (SP/AP) all'elettrococleografia (ECoG). Si ritiene che un aumento della SP rispetto all'AP sia dovuto a una deflessione della posizione della membrana basilare verso la scala timpanica. Di conseguenza, l'ECoG anormale è stato correlato con il riscontro di idrope cocleare (nel giro basale) alla risonanza magnetica con gadolinio.
2. Potenziali evocati miogenici vestibolari (VEMP). I VEMP derivano dall'attivazione indotta dal suono degli organi otolitici e dei loro neuroni vestibolari associati. Si ipotizza che i VEMP cervicali (cVEMP) e oculari (oVEMP) provengano rispettivamente dal sacculo e dall'utricolo. Le soglie, definite come l'intensità di stimolo più bassa alla quale si vede una risposta, possono essere ottenute a più frequenze di stimolo del test (250, 500, 750, 1000 Hz) e possono essere costruite curve di risposta di soglia. La soglia più bassa per suscitare una risposta è tipicamente vista a 500 Hz sia per oVEMP che per cVEMP. In condizioni idropiche come la malattia di Ménière, le soglie VEMP possono essere elevate o assenti a tutte le frequenze testate. Inoltre, le curve di sintonizzazione VEMP possono essere spostate in modo tale che la soglia più bassa venga osservata a una frequenza testata diversa (ad es. 750 o 1000 Hz). Si ipotizza che uno spostamento della frequenza di risonanza degli organi otolitici dovuto a variazioni di pressione nello spazio endolinfatico causi questi cambiamenti.

Il completamento con successo degli obiettivi di questo studio consentirà una migliore comprensione dei potenziali effetti degli infrasuoni sulla funzione dell'orecchio interno. I risultati di questo lavoro alimenteranno ulteriori indagini sui rischi dell'esposizione agli infrasuoni e potrebbero stimolare gli sforzi per ridurre l'esposizione individuale e ambientale. Un meccanismo appena descritto fornirebbe a ricercatori, regolatori e gruppi di difesa una comprensione precedentemente assente e cruciale degli effetti degli infrasuoni sulla funzione dell'orecchio interno quando si elaborano politiche, si progettano nuove tecnologie e si garantisce la sicurezza delle persone esposte