内リンパ水腫の測定に対する超低周波音曝露の影響

超低周波音は、呼吸や心筋収縮などのプロセスによって人体内で生成されます。 外部発生源には、風や地震などの自然発生的なものと、自動車のエンジンや重機などの人工的なものがあります。 風力タービンは、風速に応じて 100 デシベル (dB) に近い強度の基本周波数 1 Hz の超低周波音を放出することが知られています。 2003 年から 2015 年の間に、米国だけで 75,000 を超える風力タービンが配備されました。 大規模な風力タービンなどの技術の出現により、環境中の超低周波音への暴露が有病率と強度で増加しているため、暴露された個人に対する超低周波音の影響に新たな注意が向けられています。

可聴閾値を下回ると、従来の通念では、超低周波音は人間に影響を与えないと判断されます。 しかし、風力タービンの近くに住んでいる人の中には、用量反応的に不快感や睡眠障害のレベルが上昇する人もいます。 低周波音への曝露によるその他の報告された症状には、耳閉感、耳鳴り、めまい、めまいなどがあります。 一部の研究者は、これらの耳の症状は、内耳機能に影響を与える風力タービンの騒音の超低周波成分に関連していると仮定しています。 しかし、メカニズムや因果関係はまだ確立されていないため、そのような症状を心身症または「ノセボ」効果 (つまり、 否定的な期待によって引き起こされる症状の悪化）。 風力発電所やその他の超低周波音発生源が普及するにつれて、内耳機能に対する超低周波音の影響を決定する必要性が非常に高まっています。

人間で実施された研究では、超低周波音が蝸牛内で測定可能な影響を与えることが確認されています。 Hensel らは、130 dB の音圧レベル (SPL) で 6 Hz および 12 Hz の超低周波音を提示し、同時に歪み成分の耳音響放射 (DPOAE) を測定しました。 彼らは、超低周波音が存在しない場合と比較して、超低周波音が存在する場合に DPOAE 振幅が大幅に増加することを観察しました。 著者らは、この効果が超低周波音曝露中の蝸牛パーティションの変位によるものであると考えました。 さらに、Dommes らは、超低周波音曝露中の機能的磁気共鳴イメージングで一次聴覚皮質の活動を示し、超低周波音の知覚が既知の聴覚経路を介して発生するという証拠を提供しました。

内リンパ腔の可逆的な水腫性変化は、いくつかのモルモットモデルで超低周波音および低周波音への短期間の暴露中に観察されています。 Flock と Flock は、移植されたモルモットの側頭骨モデルを利用して、88 ～ 112 dB の 140 Hz のトーン バーストを適用しながら、共焦点顕微鏡で内リンパ腔の拡大を視覚化しました。 この作業の直後に、Salt は 115 dB SPL で 200 Hz のトーン バーストに 3 分間さらされたときに、モルモットの内リンパ腔にイオン導入されたボリューム マーカーとフロー マーカーを使用して、in vivo で内リンパ水腫を示す変化を検出しました。 観察された内リンパ腔の流れと体積の変化は可逆的でした。 この研究でのリカバリー ハーフタイムは 3.2 分でした。 Salt らによるその後の研究では、5 Hz の超低周波音は、50 ～ 500 Hz の可聴範囲の周波数よりも、3 回目の蝸牛ターンでより大きな内リンパ電位を生成することが実証されました。 これは、モルモットの聴覚閾値を下回ると予想される提示レベルにもかかわらずでした。 これらの研究は、超低周波音と低周波音は、閾値以下の聴力レベルであっても、内耳の生理機能に測定可能な影響を与えることを示しています。

人間の蝸牛が超低周波音によって刺激されるという証拠がありますが、超低周波音が人間の内リンパ水腫を誘発するかどうかは不明です。 提案された研究は、短期間の超低周波音への曝露が人間の内耳に可逆的な内リンパ水腫を誘発するという中心的な仮説を検証します。 この仮説は、提示された動物研究における観察と、超低周波音曝露に関連すると報告されている聴覚および前庭症状の観察された組み合わせに基づいています。

生きている人間で仮説をテストするために、提案された研究では、現在内リンパ水腫の臨床検査として採用されている電気生理学的検査を利用します。 テストを組み合わせて使用​​することにより、蝸牛と前庭系の両方で水腫の証拠が求められます。

1. 蝸電図 (ECoG)。 ECoG は、蝸牛機能の電気生理学的検査です。 内リンパ水腫を特徴とするメニエール病などの状態は、蝸電図 (ECoG) で総和電位対活動電位 (SP/AP) 比の上昇を示します。 AP に対する SP の増加は、鼓室階への基底膜位置の偏位によるものと考えられています。 したがって、異常な ECoG は、ガドリニウム増強 MRI での蝸牛水腫 (基底ターン) の所見と相関しています。
2. 前庭誘発筋原性電位 (VEMP)。 VEMPs は、耳石器官とそれに関連する前庭ニューロンの音による活性化から発生します。 子宮頸部 VEMP (cVEMP) と眼部 VEMP (oVEMP) は、それぞれ球形嚢と卵形嚢に由来すると理論付けられています。 応答が見られる最小の刺激強度として定義されるしきい値は、複数のテスト刺激周波数 (250、500、750、1000 Hz) で取得でき、しきい値応答曲線を作成できます。 応答を誘発するための最低しきい値は、通常、oVEMP と cVEMP の両方で 500 Hz で見られます。 メニエール病などの水症の状態では、テストしたすべての周波数で VEMP 閾値が上昇するか、または存在しない可能性があります。 さらに、VEMP チューニング カーブをシフトして、異なるテスト周波数で最低しきい値が観測されるようにすることができます (例: 750 または 1000 Hz)。 内リンパ腔内の圧力変化による耳石器の共鳴周波数のシフトが、これらの変化を引き起こすと仮定されています。

この研究の目的を無事に完了することで、内耳機能に対する超低周波音の潜在的な影響をよりよく理解できるようになります。 この研究の発見は、超低周波音への曝露のリスクの追加調査を促進し、個人および環境への曝露を減らすための努力に拍車をかける可能性があります。 新たに記述されたメカニズムは、研究者、規制当局、および擁護団体に、政策の作成、新しい技術の設計、および暴露された個人の安全の確保の際に、内耳機能に対する超低周波音の影響について、これまで存在しなかった重要な理解を提供します。