Влияние инфразвукового воздействия на показатели эндолимфатической водянки

Инфразвук генерируется в организме человека в результате таких процессов, как дыхание и сокращение миокарда. К внешним источникам относятся природные источники, такие как ветер и землетрясения, и антропогенные, такие как автомобильные двигатели и тяжелая техника. Известно, что ветряные турбины излучают инфразвук с основной частотой 1 Гц с интенсивностью, приближающейся к 100 децибелам (дБ), в зависимости от скорости ветра. В период с 2003 по 2015 год только в США было развернуто более 75 000 ветряных турбин. Поскольку воздействие инфразвука на окружающую среду увеличилось по распространенности и интенсивности с появлением таких технологий, как крупномасштабные ветряные турбины, повышенное внимание было обращено на воздействие инфразвука на подвергающихся воздействию людей.

Поскольку он падает ниже слышимых порогов, общепринятое мнение подсказывает, что инфразвук не влияет на людей. Однако некоторые люди, живущие вблизи ветряных турбин, испытывают повышенный уровень раздражительности и нарушения сна в зависимости от дозы. Другие зарегистрированные симптомы воздействия инфразвука включают заложенность уха, шум в ушах, головокружение и головокружение. Некоторые исследователи предполагают, что эти отологические симптомы связаны с инфразвуковой составляющей шума ветряных турбин, влияющей на функцию внутреннего уха. Однако, поскольку механизм или причинная роль еще не установлены, другие приписывают такие симптомы психосоматическому эффекту или эффекту «ноцебо» (т. ухудшение симптомов, вызванное негативными ожиданиями). По мере того, как ветряные электростанции и другие источники, генерирующие инфразвук, получают широкое распространение, в настоящее время крайне необходимо определить влияние инфразвука на функцию внутреннего уха.

Исследования, проведенные на людях, подтвердили, что инфразвук оказывает измеримое воздействие на улитку. Hensel et al представили инфразвуковые тона 6 и 12 Гц при уровне звукового давления 130 дБ (SPL) при одновременном измерении отоакустической эмиссии продукта искажения (DPOAE). Они наблюдали значительное увеличение амплитуд DPOAE в присутствии инфразвука по сравнению с отсутствием этих тонов. Авторы связывают этот эффект со смещением улитковой перегородки при инфразвуковом воздействии. Кроме того, Dommes et al. продемонстрировали активность первичной слуховой коры при функциональной магнитно-резонансной томографии во время воздействия инфразвука, предоставив доказательства того, что восприятие инфразвука происходит через известные слуховые пути.

Обратимые гидропические изменения эндолимфатического пространства наблюдались при кратковременном воздействии инфразвука и низкочастотного звука на нескольких моделях морских свинок. Флок и Флок использовали эксплантированную модель височной кости морской свинки, чтобы визуализировать расширение эндолимфатического пространства с помощью конфокальной микроскопии, применяя всплески тона 140 Гц между 88-112 дБ. Вскоре после этой работы Солт обнаружил изменения, свидетельствующие об эндолимфатической водянке, in vivo, используя маркеры объема и потока, подвергнутые ионтофорезу в эндолимфатическом пространстве морских свинок в течение 3 минут воздействия импульсов тона 200 Гц при уровне звукового давления 115 дБ. Наблюдаемые изменения кровотока и объема в эндолимфатическом пространстве были обратимы. Полупериод восстановления в этом исследовании составил 3,2 минуты. Последующая работа Солта и др. продемонстрировала, что инфразвук с частотой 5 Гц генерирует больший эндолимфатический потенциал в третьем витке улитки, чем частоты в слышимом диапазоне от 50 до 500 Гц. И это несмотря на то, что уровень презентации, как ожидается, будет ниже порога слышимости морских свинок. Эти исследования показывают, что инфразвук и низкочастотные тоны оказывают измеримое влияние на физиологию внутреннего уха даже на подпороговых уровнях слуха.

Хотя есть доказательства того, что улитка человека стимулируется инфразвуком, неизвестно, вызывает ли инфразвук эндолимфатический отек у людей. Предлагаемая работа проверит основную гипотезу о том, что кратковременное воздействие инфразвука вызывает обратимую эндолимфатическую гидропсию во внутреннем ухе человека. Эта гипотеза основана на наблюдениях в представленных исследованиях на животных и наблюдаемом сочетании слуховых и вестибулярных симптомов, которые, как сообщается, связаны с воздействием инфразвука.

Чтобы проверить гипотезу на живых людях, предлагаемое исследование будет использовать электрофизиологические тесты, которые в настоящее время используются в качестве клинических тестов для эндолимфатической водянки. Используя комбинацию тестов, доказательства водянки будут искать как в улитке, так и в вестибулярной системе.

1. Электрокохлеография (ЭКоГ). ЭКоГ — это электрофизиологический тест функции улитки. Такие состояния, как болезнь Меньера, которые характеризуются эндолимфатической водянкой, демонстрируют повышенное отношение суммирующего потенциала к потенциалу действия (СП/ПД) на электрокохлеографии (ЭКоГ). Считается, что увеличение SP по сравнению с AP связано с отклонением положения базилярной мембраны в сторону барабанной лестницы. Соответственно, аномальная ЭКоГ коррелирует с обнаружением водянки улитки (в базальном повороте) на МРТ с контрастированием гадолинием.
2. Вестибулярные вызванные миогенные потенциалы (ВМП). VEMP возникают в результате индуцированной звуком активации отолитовых органов и связанных с ними вестибулярных нейронов. Предполагается, что шейный VEMP (cVEMP) и глазной VEMP (oVEMP) происходят из мешочка и маточки соответственно. Пороги, определяемые как самая низкая интенсивность стимула, при которой виден ответ, могут быть получены при нескольких частотах тестового стимула (250, 500, 750, 1000 Гц) и могут быть построены кривые порогового отклика. Самый низкий порог для получения ответа обычно наблюдается при 500 Гц как для oVEMP, так и для cVEMP. При гидропических состояниях, таких как болезнь Меньера, пороги VEMP могут быть повышены или отсутствовать на всех протестированных частотах. Кроме того, кривые настройки VEMP могут быть сдвинуты таким образом, чтобы самый низкий порог наблюдался на другой тестируемой частоте (например, 750 или 1000 Гц). Предполагается, что причиной этих изменений является сдвиг резонансной частоты отолитовых органов из-за изменений давления в эндолимфатическом пространстве.

Успешное достижение целей этого исследования позволит лучше понять потенциальное влияние инфразвука на функцию внутреннего уха. Результаты этой работы будут стимулировать дополнительные исследования рисков воздействия инфразвука и могут стимулировать усилия по снижению индивидуального воздействия и воздействия на окружающую среду. Недавно описанный механизм предоставит исследователям, регулирующим органам и группам защиты ранее отсутствовавшее и важное понимание влияния инфразвука на функцию внутреннего уха при разработке политики, разработке новых технологий и обеспечении безопасности лиц, подвергшихся воздействию.