청각학 연구의 획기적인 발전: 초정상 청각 지각 달성

미시간 대학교 의과대학의 크레스지 청각 연구소에서 실시한 연구에 따르면, 쥐에게서 초자연적인 청력이 나타났으며, 인간의 숨겨진 청력 상실 원인에 대한 가설도 뒷받침되었습니다.

이전에 연구자들은 유사한 기술을 사용했습니다. 즉, 내이의 신경 영양 인자인 뉴로트로핀-3의 양을 늘리는 기술을 사용하여 음향 외상을 입은 쥐의 청각 반응을 회복하고 중년 쥐의 청력을 개선하는 데 도움을 준 것입니다.

이 연구는 건강한 어린 쥐에게 동일한 접근 방식을 적용하여 자연스러운 수준을 넘어 향상된 청각 처리 능력을 만들어낸 최초의 연구입니다.

"우리는 어린 쥐의 내이에서 Ntf3 수치가 증가하면 내유모세포와 청각 뉴런 사이의 시냅스 수가 증가한다는 사실을 알고 있었지만, 이것이 청력에 어떤 영향을 미치는지는 몰랐습니다."라고 연구팀을 이끈 크레스지 연구소 소장 가브리엘 코르파스 박사가 말했습니다.

"이제 우리는 내이에 추가 시냅스를 가진 동물은 정상적인 청력 역치를 가지고 있지만, 정상 수준을 넘는 수준으로 청각 정보를 처리할 수 있다는 것을 보여주었습니다."

해당 연구 결과는 PLOS Biology 저널에 게재되었습니다.

이전 연구와 마찬가지로 과학자들은 Ntf3 발현을 변경하여 내유모세포와 뉴런 사이의 시냅스 수를 늘렸습니다.

내유모세포는 달팽이관 내부에 위치하며, 음파를 신호로 변환하여 이러한 시냅스를 통해 뇌로 전달합니다.

하지만 이번에는 두 그룹의 어린 쥐를 만들어 연구했습니다. 한 그룹은 시냅스 수가 적었고, 다른 그룹은 시냅스 수가 많았으며, 초자연적인 청력을 가지고 있었습니다.

코르파스는 "우리는 이전에 동일한 분자를 사용하여 젊은 쥐의 소음 노출로 인해 손실된 시냅스를 재생하고, 연령에 따른 청력 손실 징후가 나타나기 시작한 중년 쥐의 청력을 개선했습니다."라고 말했습니다.

"이는 이 분자가 유사한 상황에 처한 사람들의 청력을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 시사합니다. 새로운 연구 결과는 시냅스를 재생하거나 수를 늘리면 청각 처리 능력이 향상될 수 있음을 시사합니다."

두 그룹의 쥐 모두 매우 짧은 청각 자극을 감지하는 능력을 측정하는 사전 펄스 반응 억제 테스트를 받았습니다.

이 실험에서, 실험 대상을 배경 소음이 있는 방에 넣은 다음, 쥐를 놀라게 할 만한 큰 소리를 단독으로 틀거나 아주 짧은 멈춤 후에 틀어줍니다.

쥐가 이러한 멈춤을 감지하면 공포 반응이 감소합니다. 연구진은 쥐가 이를 감지할 수 있을 만큼 멈춤이 얼마나 짧아야 하는지를 결정했습니다.

시냅스가 적은 쥐는 훨씬 더 긴 일시 정지 시간이 필요했는데, 이는 인간의 시냅스 밀도와 잠재적 청력 상실 사이의 연관성에 대한 가설을 뒷받침하는 결과입니다.

숨은 청력 손실은 표준 검사로는 감지할 수 없는, 말소리를 이해하거나 소음 속에서 소리를 구별하는 데 어려움을 겪는 것을 말합니다. 전펄스 반응 억제 검사 결과는 이전에 인간의 청각 처리 능력과 상관관계가 있는 것으로 알려져 있습니다.

예상치 못한 결과

시냅스 수가 증가한 쥐의 결과는 예상치 못한 것이었습니다.

그들은 측정된 음향 뇌간 반응에서 향상된 피크를 보였고 또한 펄스 전 반응 억제 테스트에서도 더 나은 성적을 거두었는데, 이는 더 많은 양의 청각 정보를 처리할 수 있는 능력이 있음을 시사합니다.

"시냅스 수를 늘리면 뇌가 더 많은 청각 정보를 처리할 수 있다는 사실에 놀랐습니다. 그리고 이 쥐들은 대조군 쥐들보다 행동 검사에서 더 나은 성적을 거두었습니다."라고 코르파스는 말했습니다.

이전에는 인간의 청력 상실의 주요 원인이 유모세포의 손실이라고 믿어졌습니다.

그러나 이제 내유모세포 시냅스 손실이 청력 상실 과정의 첫 번째 사건일 수 있다는 것이 분명해졌으며, 시냅스 수를 보존, 재생 및/또는 증가시키는 것을 목표로 하는 치료법이 일부 청력 장애를 치료하는 유망한 접근 방식이 되었습니다.

코르파스는 "일부 신경퇴행성 질환은 뇌의 시냅스 손실로 시작된다"고 말했다.

"따라서 내이 연구에서 얻은 교훈은 이러한 파괴적인 질병에 대한 새로운 치료법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다."