Effecten van blootstelling aan infrageluid op metingen van endolymfatische hydrops

Infrageluid wordt gegenereerd in het menselijk lichaam door processen zoals ademhaling en myocardcontractie. Externe bronnen zijn bronnen die op natuurlijke wijze worden geproduceerd, zoals wind en aardbevingen, en bronnen die door mensen zijn gemaakt, zoals automotoren en zware machines. Van windturbines is bekend dat ze infrageluid uitzenden met een fundamentele frequentie van 1 Hz met intensiteiten van bijna 100 decibel (dB), afhankelijk van de windsnelheid. Alleen al in de VS zijn tussen 2003 en 2015 meer dan 75.000 windturbines geplaatst. Aangezien de blootstelling aan infrageluid in de omgeving in prevalentie en intensiteit is toegenomen met de komst van technologieën zoals grootschalige windturbines, is er hernieuwde aandacht voor de effecten van infrageluid op blootgestelde personen.

Aangezien het onder hoorbare drempels valt, zou conventionele wijsheid dicteren dat infrageluid geen invloed heeft op mensen. Sommige personen die in de buurt van windturbines wonen, ervaren echter meer hinder en slaapverstoring op een dosis-respons-manier. Andere gerapporteerde symptomen van blootstelling aan infrageluid zijn auditieve volheid, tinnitus, duizeligheid en duizeligheid. Sommige onderzoekers veronderstellen dat deze otologische symptomen verband houden met de infrasonische component van windturbineruis die de werking van het binnenoor beïnvloedt. Aangezien het mechanisme of de causale rol echter nog moet worden vastgesteld, schrijven anderen dergelijke symptomen toe aan een psychosomatisch of "nocebo"-effect (d.w.z. verergering van symptomen veroorzaakt door negatieve verwachtingen). Naarmate windparken en andere infrageluidgenererende bronnen wijdverbreid worden, is er nu een kritieke behoefte om de effecten van infrageluid op de functie van het binnenoor te bepalen.

Studies uitgevoerd bij mensen hebben bevestigd dat infrageluid meetbare effecten heeft in het slakkenhuis. Hensel et al. presenteerden infrageluidtonen van 6 en 12 Hz bij een geluidsdrukniveau van 130 dB (SPL) terwijl tegelijkertijd de oto-akoestische emissies van het vervormingsproduct (DPOAE's) werden gemeten. Ze zagen aanzienlijke toenames in DPOAE-amplitudes in de aanwezigheid van infrageluid in vergelijking met wanneer deze tonen afwezig waren. De auteurs schreven dit effect toe aan de verplaatsing van de cochleaire partitie tijdens blootstelling aan infrageluid. Verder demonstreerden Dommes et al activiteit in de primaire auditieve cortex op functionele magnetische resonantiebeeldvorming tijdens blootstelling aan infrageluid, wat bewijs levert dat perceptie van infrageluid plaatsvindt via bekende auditieve paden.

Omkeerbare hydropische veranderingen van de endolymfatische ruimte zijn waargenomen tijdens kortdurende blootstelling aan infrageluid en laagfrequent geluid in verschillende caviamodellen. Flock en Flock gebruikten een geëxplanteerd temporaal botmodel van een cavia om de expansie van de endolymfatische ruimte op confocale microscopie te visualiseren terwijl toonsalvo's van 140 Hz tussen 88-112 dB werden toegepast. Kort na dit werk detecteerde Salt in vivo veranderingen die indicatief zijn voor endolymfatische hydrops met behulp van volume- en stroommarkers die in de endolymfatische ruimte van cavia's werden geïonotroforeerd gedurende 3 minuten blootstelling aan toonuitbarstingen van 200 Hz bij 115 dB SPL. De waargenomen veranderingen in stroom en volume in de endolymfatische ruimte waren reversibel. De herstelhalfwaardetijd in deze studie was 3,2 minuten. Later werk van Salt et al toonde aan dat infrageluid bij 5 Hz grotere endolymfatische potentialen genereerde in de derde cochleaire winding dan frequenties in het hoorbare bereik van 50-500 Hz. Dit was ondanks een presentatieniveau dat naar verwachting onder de gehoordrempel van de cavia's zou liggen. Deze onderzoeken tonen aan dat infrageluid en laagfrequente tonen meetbare effecten hebben op de fysiologie van het binnenoor, zelfs bij gehoorniveaus onder de drempel.

Hoewel er aanwijzingen zijn dat het menselijk slakkenhuis wordt gestimuleerd door infrageluid, is het niet bekend of infrageluid bij mensen endolymfatische hydrops veroorzaakt. Het voorgestelde werk zal de centrale hypothese testen dat kortdurende blootstelling aan infrageluid reversibele endolymfatische hydrops in het menselijk binnenoor veroorzaakt. Deze hypothese is gebaseerd op de waarnemingen in de gepresenteerde dierstudies en de waargenomen combinatie van auditieve en vestibulaire symptomen die verband houden met blootstelling aan infrageluid.

Om de hypothese bij levende mensen te testen, zal de voorgestelde studie gebruik maken van elektrofysiologische tests die momenteel worden gebruikt als klinische tests voor endolymfatische hydrops. Door een combinatie van tests te gebruiken, wordt gezocht naar bewijs van hydrops in zowel het slakkenhuis als het vestibulaire systeem.

1. Elektrocochleografie (ECoG). ECoG is een elektrofysiologische test van de cochleaire functie. Aandoeningen zoals de ziekte van Ménière, die worden gekenmerkt door endolymfatische hydrops, vertonen een verhoogde sommatiepotentiaal tot actiepotentiaal (SP/AP)-ratio op elektrocochleografie (ECoG). Aangenomen wordt dat een toename van de SP ten opzichte van de AP het gevolg is van een afbuiging van de positie van het basilair membraan in de richting van de scala tympani. Dienovereenkomstig is abnormaal ECoG gecorreleerd met de bevinding van cochleaire hydrops (in de basale bocht) op gadolinium-versterkte MRI.
2. Vestibulair opgewekte myogene potentialen (VEMP's). VEMP's komen voort uit door geluid geïnduceerde activering van otolietorganen en de bijbehorende vestibulaire neuronen. De cervicale VEMP (cVEMP) en oculaire VEMP (oVEMP) zouden respectievelijk afkomstig zijn van de saccule en utriculus. Drempels, gedefinieerd als de laagste stimulusintensiteit waarbij een respons wordt gezien, kunnen worden verkregen bij meerdere teststimulusfrequenties (250, 500, 750, 1000 Hz) en drempelresponscurven kunnen worden geconstrueerd. De laagste drempel voor het opwekken van een respons wordt doorgaans gezien bij 500 Hz voor zowel oVEMP als cVEMP. Bij hydropische aandoeningen zoals de ziekte van Ménière kunnen de VEMP-drempels verhoogd of afwezig zijn bij alle geteste frequenties. Bovendien kunnen VEMP-afstemmingscurven zodanig worden verschoven dat de laagste drempel wordt waargenomen bij een andere geteste frequentie (bijv. 750 of 1000 Hz). Een verschuiving in resonantiefrequentie van de otolithische organen als gevolg van drukveranderingen in de endolymfatische ruimte wordt verondersteld deze veranderingen te veroorzaken.

Succesvolle afronding van de doelstellingen van deze studie zal leiden tot een beter begrip van de mogelijke effecten van infrageluid op de functie van het binnenoor. De bevindingen van dit werk zullen aanvullend onderzoek naar de risico's van blootstelling aan infrageluid stimuleren en kunnen een aanzet zijn tot inspanningen om de blootstelling van individuen en het milieu te verminderen. Een nieuw beschreven mechanisme zou onderzoekers, regelgevende instanties en belangengroepen een voorheen afwezig en cruciaal inzicht geven in de effecten van infrageluid op de functie van het binnenoor bij het opstellen van beleid, het ontwerpen van nieuwe technologieën en het waarborgen van de veiligheid van blootgestelde personen