Wpływ ekspozycji na infradźwięki na pomiary obrzęku endolimfatycznego

Infradźwięki są generowane w ludzkim ciele podczas procesów takich jak oddychanie i skurcz mięśnia sercowego. Źródła zewnętrzne obejmują źródła naturalne, takie jak wiatr i trzęsienia ziemi, oraz te, które są spowodowane przez człowieka, takie jak silniki samochodowe i ciężkie maszyny. Wiadomo, że turbiny wiatrowe emitują infradźwięki o częstotliwości podstawowej 1 Hz i natężeniu dochodzącym do 100 decybeli (dB), w zależności od prędkości wiatru. W latach 2003-2015 w samych Stanach Zjednoczonych zainstalowano ponad 75 000 turbin wiatrowych. Wraz ze wzrostem rozpowszechnienia i intensywności narażenia na infradźwięki środowiskowe wraz z pojawieniem się technologii, takich jak turbiny wiatrowe na dużą skalę, ponownie zwrócono uwagę na wpływ infradźwięków na narażone osoby.

Ponieważ spada poniżej słyszalnych progów, konwencjonalna mądrość podpowiada, że ​​infradźwięki nie mają wpływu na ludzi. Jednak niektóre osoby mieszkające w pobliżu turbin wiatrowych doświadczają zwiększonego poziomu rozdrażnienia i zaburzeń snu w sposób zależny od dawki. Inne zgłaszane objawy ekspozycji na infradźwięki obejmują uczucie pełności w uszach, szum w uszach, zawroty głowy i zawroty głowy. Niektórzy badacze wysuwają hipotezę, że te objawy otologiczne są związane z infradźwiękową składową hałasu turbiny wiatrowej wpływającą na funkcję ucha wewnętrznego. Ponieważ jednak mechanizm lub rola przyczynowa nie zostały jeszcze ustalone, inni przypisują takie objawy efektowi psychosomatycznemu lub „nocebo” (tj. nasilające się objawy wywołane negatywnymi oczekiwaniami). Ponieważ farmy wiatrowe i inne źródła generujące infradźwięki stają się powszechne, istnieje obecnie krytyczna potrzeba określenia wpływu infradźwięków na funkcjonowanie ucha wewnętrznego.

Badania przeprowadzone na ludziach potwierdziły, że infradźwięki mają wymierny wpływ na ślimak. Hensel i wsp. przedstawili tony infradźwięków o częstotliwości 6 i 12 Hz przy poziomie ciśnienia akustycznego (SPL) 130 dB, jednocześnie mierząc otoemisje akustyczne produktu zniekształceń (DPOAE). Zaobserwowali znaczny wzrost amplitud DPOAE w obecności infradźwięków w porównaniu z sytuacją, gdy tony te były nieobecne. Autorzy przypisywali ten efekt przemieszczeniu przegrody ślimakowej podczas ekspozycji na infradźwięki. Ponadto Dommes i wsp. wykazali aktywność w pierwotnej korze słuchowej w obrazowaniu funkcjonalnego rezonansu magnetycznego podczas ekspozycji na infradźwięki, dostarczając dowodów na to, że percepcja infradźwięków zachodzi za pośrednictwem znanych dróg słuchowych.

W kilku modelach świnek morskich zaobserwowano odwracalne zmiany wodniste przestrzeni endolimfatycznej podczas krótkotrwałej ekspozycji na infradźwięki i dźwięki o niskiej częstotliwości. Flock i Flock wykorzystali eksplantowany model kości skroniowej świnki morskiej do wizualizacji rozszerzania się przestrzeni endolimfatycznej w mikroskopie konfokalnym, stosując impulsy tonowe o częstotliwości 140 Hz między 88-112 dB. Wkrótce po tej pracy Salt wykrył zmiany wskazujące na obrzęk endolimfatyczny in vivo za pomocą znaczników objętości i przepływu wprowadzonych do przestrzeni endolimfatycznej świnek morskich podczas 3-minutowej ekspozycji na impulsy tonów 200 Hz przy 115 dB SPL. Zaobserwowane zmiany przepływu i objętości w przestrzeni endolimfatycznej były odwracalne. Półokres regeneracji w tym badaniu wyniósł 3,2 minuty. Późniejsza praca Salta i wsp. wykazała, że ​​infradźwięki o częstotliwości 5 Hz generowały większe potencjały endolimfatyczne w trzecim zwrocie ślimaka niż częstotliwości w zakresie słyszalności od 50 do 500 Hz. Stało się tak pomimo oczekiwanego poziomu prezentacji poniżej progu słyszenia świnek morskich. Badania te pokazują, że infradźwięki i tony o niskiej częstotliwości mają wymierny wpływ na fizjologię ucha wewnętrznego, nawet przy podprogowych poziomach słyszenia.

Chociaż istnieją dowody na to, że ludzki ślimak jest stymulowany przez infradźwięki, nie wiadomo, czy infradźwięki wywołują obrzęk endolimfatyczny u ludzi. Proponowana praca przetestuje główną hipotezę, że krótkotrwała ekspozycja na infradźwięki wywołuje odwracalny obrzęk endolimfatyczny w uchu wewnętrznym człowieka. Hipoteza ta opiera się na obserwacjach w przedstawionych badaniach na zwierzętach oraz obserwowanej kombinacji objawów słuchowych i przedsionkowych, które zostały zgłoszone jako związane z ekspozycją na infradźwięki.

Aby przetestować hipotezę na żywych ludziach, proponowane badanie będzie wykorzystywać testy elektrofizjologiczne, które są obecnie stosowane jako testy kliniczne obrzęków endolimfatycznych. Stosując kombinację testów, można będzie poszukiwać śladów obrzęku zarówno w ślimaku, jak iw układzie przedsionkowym.

1. Elektrokochleografia (ECoG). ECoG to elektrofizjologiczny test funkcji ślimaka. Stany, takie jak choroba Ménière'a, które charakteryzują się obrzękami endolimfatycznymi, wykazują podwyższony stosunek potencjału sumującego do potencjału czynnościowego (SP / AP) w elektrokochleografii (ECoG). Uważa się, że wzrost SP w stosunku do AP jest spowodowany odchyleniem pozycji błony podstawnej w kierunku scala tympani. W związku z tym nieprawidłowy ECoG został skorelowany ze stwierdzeniem obrzęku ślimaka (w zwrocie podstawy) w MRI wzmocnionym gadolinem.
2. Przedsionkowe wywołane potencjały miogenne (VEMP). VEMP powstają w wyniku dźwiękowej aktywacji narządów otolitowych i związanych z nimi neuronów przedsionkowych. Teoretyzuje się, że VEMP szyjki macicy (cVEMP) i VEMP oka (oVEMP) pochodzą odpowiednio z woreczka i łagiewki. Progi, definiowane jako najniższa intensywność bodźca, przy której obserwuje się odpowiedź, można uzyskać przy wielu testowych częstotliwościach bodźca (250, 500, 750, 1000 Hz) i można skonstruować krzywe odpowiedzi progowej. Najniższy próg dla wywołania odpowiedzi jest zwykle obserwowany przy 500 Hz zarówno dla oVEMP, jak i cVEMP. W stanach wodnistych, takich jak choroba Ménière'a, progi VEMP mogą być podwyższone lub nieobecne przy wszystkich badanych częstotliwościach. Dodatkowo krzywe strojenia VEMP można przesunąć tak, aby najniższy próg był obserwowany przy innej testowanej częstotliwości (np. 750 lub 1000 Hz). Przypuszcza się, że zmiana częstotliwości rezonansowej narządów otolitycznych spowodowana zmianami ciśnienia w przestrzeni endolimfatycznej powoduje te zmiany.

Pomyślne zrealizowanie celów tego badania pozwoli na lepsze zrozumienie potencjalnego wpływu infradźwięków na funkcjonowanie ucha wewnętrznego. Wyniki tej pracy będą napędzać dodatkowe badania zagrożeń związanych z narażeniem na infradźwięki i mogą pobudzić wysiłki na rzecz zmniejszenia narażenia indywidualnego i środowiskowego. Nowo opisany mechanizm zapewniłby naukowcom, organom regulacyjnym i grupom rzeczników nieobecną wcześniej i kluczową wiedzę na temat wpływu infradźwięków na funkcję ucha wewnętrznego podczas opracowywania polityki, projektowania nowych technologii i zapewniania bezpieczeństwa narażonych osób