Durante las dos primeras semanas de vida, los ratones con una forma hereditaria de sordera tienen una actividad neuronal casi normal en el sistema auditivo, según un nuevo estudio realizado por científicos de Johns Hopkins Medicine. Sus estudios previos indican que esta actividad auditiva temprana, antes del inicio de la audición, proporciona una especie de entrenamiento para preparar el cerebro para procesar el sonido cuando comienza la audición.
Los hallazgos se publican el 27 de junio en PLOS Biología.
Las mutaciones en Gjb2 causan más de una cuarta parte de todas las formas hereditarias de pérdida auditiva al nacer en las personas, según algunas estimaciones. La proteína conexina 26 codificada por el gen pertenece a una familia de proteínas conocidas como uniones GAP, porque estas proteínas atraviesan el pequeño espacio entre las células y forman una especie de tubo que conecta dos células para intercambiar iones, metabolitos y otras moléculas que se comunican o mantienen. un equilibrio
Este hallazgo inesperado, según los investigadores, sugiere un mecanismo molecular para la observación de que las personas con esta mutación hereditaria responden bien a los implantes cocleares, los dispositivos electrónicos que están diseñados para imitar la conducción del sonido en el oído interno y pueden mejorar la audición en personas con problemas auditivos. pérdida. Según los Institutos Nacionales de la Salud, entre diciembre de 2019 y marzo de 2021 se implantaron alrededor de 118 100 implantes cocleares en adultos y 65 000 en niños.
La proteína conexina 26 en la cóclea, la estructura en forma de espiral en el oído interno, está altamente enriquecida en células de apoyo que, como su nombre lo indica, brindan ayuda estructural y nutricional a las células ciliadas circundantes y las neuronas auditivas.
Estudios previos han demostrado que, sin la conexina 26, la cóclea no logra desarrollar su forma normal y es incapaz de amplificar las vibraciones inducidas por el sonido necesarias para una detección eficiente del sonido. A pesar de esta interrupción de la estructura coclear, esta investigación muestra que la cóclea aún es capaz de producir la actividad «espontánea» necesaria para dar forma al desarrollo del cerebro.
«Las células de apoyo son extremadamente importantes para los tejidos y órganos», dice el neurocientífico Dwight Bergles, Ph.D., profesor Diana Sylvestre y Charles Homcy en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. «El nuevo estudio muestra cuán críticos son para entrenar el sistema auditivo y prepararlo para procesar el sonido».
Para el estudio, Bergles y Calvin Kersbergen, MD/Ph.D. candidato en el Programa de Capacitación de Científicos Médicos de Johns Hopkins, creó un modelo de ratón que carecía de conexina 26 específicamente en las células de apoyo en la cóclea.
Mediante el uso de electrodos externos para medir las respuestas eléctricas en el nervio auditivo en respuesta a tonos o chasquidos, descubrieron que los ratones que carecían de conexina 26 solo en las células de apoyo de la cóclea eran, de hecho, sordos, lo que demuestra el papel crucial de estos canales intercelulares en la audición.
Sin embargo, Bergles y Kersbergen se preguntaron si este cambio en las células de apoyo y la forma de la cóclea también interrumpiría la actividad espontánea en ratones más jóvenes, de menos de 2 semanas, antes de que se abra su canal auditivo.
Los investigadores encontraron que los ratones sin conexina 26 todavía exhiben ráfagas de actividad eléctrica en las neuronas auditivas a casi los mismos niveles que los ratones jóvenes con conexina 26 intacta. Investigaciones posteriores revelaron que la actividad espontánea en las células de apoyo fue capaz de activar las células ciliadas sensoriales en el oído interno. , lo que conduce a una actividad neuronal normal en las áreas de procesamiento de sonido del cerebro.
«Incluso en ausencia de conexina 26, todavía encontramos una actividad espontánea sólida en la cóclea de estos ratones jóvenes», dice Bergles.
Bergles dice que ahora hay evidencia de que el papel de las células de apoyo en este período inicial es «entrenar» el sistema auditivo para que responda al sonido en ciertas frecuencias. Dado que el canal auditivo aún no está abierto, las células de apoyo generan su propia actividad espontáneamente para estimular las células ciliadas mecánicamente sensibles en la cóclea llena de líquido.
«Es como si la cóclea estuviera produciendo sus propios ‘sonidos’ en esta etapa de desarrollo», dice Bergles. «Esta práctica puede ayudar a que las neuronas auditivas y los circuitos en el cerebro maduren antes de que se abra el canal auditivo».
«Es como un jugador de béisbol en una jaula de bateo, aprendiendo los conceptos básicos de su swing y preparándose para enfrentar la imprevisibilidad de un lanzador real», dice Bergles.
Finalmente, los investigadores encontraron que la actividad espontánea en las células de apoyo de los ratones sordos se detiene una vez que se abre el canal auditivo. Al mismo tiempo, debido a que los ratones no pueden procesar el sonido, sus neuronas auditivas en realidad aumentan su sensibilidad al sonido.
Esta hipersensibilidad al sonido es similar al fenómeno de la hiperacusia, en el que los niveles normales de sonido pueden ser dolorosos. En los humanos, esta hipersensibilidad inducida por la pérdida auditiva también puede provocar un zumbido constante en los oídos, llamado tinnitus.
Bergles dice que la investigación también sugiere un mecanismo molecular de por qué las personas con esta mutación hereditaria que reciben implantes cocleares temprano tienden a tener mejores resultados que aquellos que los reciben más tarde.
«La actividad espontánea en las células de apoyo de la cóclea puede proporcionar la evidencia molecular de los datos empíricos que muestran mejores resultados entre las personas que tienen implantes cocleares colocados más temprano en la vida», dice Bergles.
El equipo de investigación planea estudiar si pueden aprovechar la vía de actividad espontánea en las células de apoyo para tratar el tinnitus y otras afecciones auditivas.
Los científicos Travis Babola y Patrick Kanold también contribuyeron a esta investigación.
El financiamiento fue proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud (F30DC018711, F32DC019842, U19NS107464, R01DC009607, R01DC008860, P30NS050274).
