Onderzoek bij muizen werpt nieuw licht op hyperacusis en tinnitus

Mensen met gehoorverlies krijgen nogal eens te maken met klachten als hyperacusis en tinnitus. Nieuw onderzoek bij muizen toont aan dat het brein mogelijk actief ingrijpt bij gehoorverlies. Die aanpassing lijkt bedoeld als compensatie, maar kan ook ongewenste bijwerkingen veroorzaken.

| Onderzoek en wetenschap

Verhoogde hersenactiviteit bij gehoorverlies

Onderzoekers van de Keck School of Medicine (USC) en het Baylor College of Medicine ontdekten dat de hersenen via zogenoemde efferente zenuwen het binnenoor aansturen. Deze zenuwbanen — waarvan het bestaan al langer bekend is — blijken bij gehoorverlies actiever te worden. Die verhoogde activiteit maakt het slakkenhuis gevoeliger voor geluid. De natuurlijke compensatie die daardoor ontstaat, lijkt in sommige gevallen nuttig, maar kan ook leiden tot overprikkeling.

De onderzoekers vermoeden dat deze verhoogde gevoeligheid kan bijdragen aan het ontstaan van hyperacusis, en mogelijk ook aan tinnitus. Daarmee biedt het onderzoek niet alleen meer inzicht in de samenwerking tussen hersenen en oor, maar opent het ook de deur naar nieuwe behandelstrategieën. De bevindingen verschenen onlangs in het Journal of Neuroscience en zijn mede mogelijk gemaakt door een innovatieve beeldvormingstechniek waarmee het binnenoor van een levend dier in real time bestudeerd kon worden.

Herseninvloed op het slakkenhuis

In het slakkenhuis (cochlea) worden geluidstrillingen omgezet in elektrische signalen. Die signalen reizen via afferente zenuwvezels naar de hersenen. Maar er is ook een omgekeerde route: ongeveer 5% van de zenuwvezels in het oor is efferent en stuurt informatie van de hersenen terug naar de cochlea.

Dat deze efferente verbindingen bestaan, was al bekend. Ze maken deel uit van het zogeheten medial olivocochlear-systeem en hebben onder meer invloed op de buitenste haarcellen. Tot nu toe ontbrak echter het directe bewijs dat deze zenuwen bij gehoorverlies daadwerkelijk actiever worden om het verminderde signaal naar de hersenen te compenseren. Dankzij nieuwe meetmethoden is dat nu wel aangetoond.

Geavanceerde beeldvorming in het levende oor

Voor het eerst konden de onderzoekers het binnenoor van een wakker dier in actie bestuderen. Ze gebruikten een aangepaste versie van optical coherence tomography (OCT), een techniek die lijkt op echografie maar werkt met licht in plaats van geluid. Hiermee konden ze door het trommelvlies en botweefsel heen rechtstreeks kijken naar de werking van het slakkenhuis.

“Met OCT kunnen we via de gehoorgang, door het trommelvlies en bot heen in het slakkenhuis kijken en meten hoe het werkt — volledig pijnloos en zonder ingreep,” zegt KNO-arts en hoofdonderzoeker John Oghalai van de Universiteit van Zuid-Californië. “Het bijzondere is dat we hiermee voor het eerst kunnen bestuderen hoe de hersenen het slakkenhuis in real-time aansturen.”

Door tegelijkertijd pupilgrootte te meten, kregen ze ook informatie over de hersenactiviteit en alertheid van de muizen.

Constante activiteit bij gezonde oren, compensatie bij gehoorverlies

De resultaten waren opvallend. In gezonde muizen veranderde de activiteit van de cochlea niet als de hersentoestand van het dier veranderde. De efferente zenuwen lijken dus niet op korte termijn te reageren op fluctuaties in aandacht of stemming.

Bij muizen met genetisch veroorzaakte slechthorendheid zagen de onderzoekers echter een duidelijke verandering. Het slakkenhuis werd gevoeliger voor geluid. Die verhoogde gevoeligheid trad alleen op wanneer de efferente zenuwen nog intact waren. Werden deze ook uitgeschakeld, dan bleef de cochleaire activiteit laag.

Dat is het nieuwe inzicht van deze studie: bij gehoorverlies stuurt het brein via efferente zenuwbanen signalen die de gevoeligheid van het oor verhogen. De cochlea reageert op zijn beurt hierop met verhoogde activiteit, waarschijnlijk als poging om zo de verminderde afferente input door het gehoorverlies te compenseren.

Mogelijke link met hyperacusis en tinnitus

De onderzoekers vermoeden dat de verhoogde gevoeligheid van het binnenoor bij gehoorverlies niet altijd gunstig is. Het extra gevoelige oor zou juist kunnen bijdragen aan symptomen zoals hyperacusis, en mogelijk ook aan tinnitus. Een natuurlijke compensatie kan dan omslaan in overprikkeling.

Volgens de huidige theorie ontstaat tinnitus vooral in de hersenen, doordat de auditieve cortex minder signalen ontvangt en vervolgens spontaan activiteit ontwikkelt of zich laat beïnvloeden door andere hersengebieden. Het nieuwe onderzoek laat echter zien dat het brein ook via efferente zenuwbanen actief ingrijpt in het binnenoor. Die perifere activiteit kan op zichzelf invloed hebben op de signalen die de hersenen bereiken. Mogelijk draagt dit versterkte, maar verstoorde signaal bij aan de centrale ontregeling die tinnitus veroorzaakt of versterkt. De studie biedt daarmee een aanvullende verklaring voor hoe tinnitus ontstaat, waarbij zowel perifere als centrale processen een rol spelen.

Als dit mechanisme ook bij mensen voorkomt, biedt dat aanknopingspunten voor behandeling. Door medicijnen te ontwikkelen die de efferente zenuwactiviteit tijdelijk onderdrukken, zouden klachten als hyperacusis mogelijk kunnen worden verlicht — en wellicht ook tinnitus.

Nieuwe mogelijkheden voor diagnose

Het onderzoek heeft nog een belangrijke uitkomst: de gebruikte beeldvormingstechniek OCT blijkt zeer geschikt om het oor in vivo en pijnloos te bestuderen. In een vervolgonderzoek, dat mede gefinancierd wordt door het Amerikaanse National Institutes of Health (NIH), testen de onderzoekers nu een versie van dit OCT-systeem op mensen.

Dat kan in de toekomst leiden tot diagnose op basis van fysiologie in plaats van alleen gehoortesten. Een patiënt zou dan een persoonlijke behandeling kunnen krijgen op basis van wat er écht in het binnenoor gebeurt.

Meer inzicht in het effect van hersensignalen op het gehoor

Het gezamenlijk onderzoek van de Keck School of Medicine van de Universiteit van Zuid-Californië en het Baylor College of Medicine in Houston laat zien dat het brein en het oor intensiever samenwerken dan tot nu toe gedacht. Efferente zenuwen sturen niet alleen signalen terug naar de cochlea, maar passen hun activiteit aan bij gehoorverlies. Die aanpassing kan het gehoor ondersteunen, maar mogelijk ook bijdragen aan klachten zoals hyperacusis en tinnitus. Met behulp van nieuwe beeldvormingstechnieken is dit proces nu beter te volgen. Daarmee is weer een stap gezet richting gerichtere diagnose en behandeling van gehoorproblemen.