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Durante as duas primeiras semanas de vida, camundongos com uma forma hereditária de surdez têm atividade neural quase normal no sistema auditivo, de acordo com um novo estudo realizado por cientistas da Johns Hopkins Medicine. Seus estudos anteriores indicam que essa atividade auditiva precoce – antes do início da audição – fornece uma espécie de treinamento para preparar o cérebro para processar o som quando a audição começa.
Os resultados foram publicados em 27 de junho na PLOS Biologia.
Mutações em Gjb2 causam mais de um quarto de todas as formas hereditárias de perda auditiva no nascimento nas pessoas, de acordo com algumas estimativas. A proteína conexina 26 codificada pelo gene está em uma família de proteínas conhecidas como junções GAP, porque essas proteínas atravessam o minúsculo espaço entre as células e formam uma espécie de tubo que conecta duas células para trocar íons, metabólitos e outras moléculas que se comunicam ou mantêm um equilíbrio.
Esta descoberta inesperada, de acordo com os investigadores, sugere um mecanismo molecular para a observação de que as pessoas com esta mutação hereditária respondem bem aos implantes cocleares, os dispositivos eletrônicos que são projetados para imitar a condução do som no ouvido interno e podem melhorar a audição em pessoas com deficiência auditiva. perda. De acordo com o National Institutes of Health, cerca de 118.100 implantes cocleares foram implantados em adultos e 65.000 em crianças entre dezembro de 2019 e março de 2021.
A proteína conexina 26 na cóclea, a estrutura em espiral no ouvido interno, é altamente enriquecida em células de suporte, que, como o nome indica, fornecem ajuda estrutural e nutricional às células ciliadas circundantes e aos neurônios auditivos.
Estudos anteriores mostraram que, sem a conexina 26, a cóclea não consegue desenvolver sua forma normal e é incapaz de amplificar as vibrações induzidas pelo som necessárias para uma detecção sonora eficiente. Apesar dessa interrupção na estrutura coclear, esta pesquisa mostra que a cóclea ainda é capaz de produzir a atividade “espontânea” necessária para moldar o desenvolvimento do cérebro.
“Células de suporte são extremamente importantes para tecidos e órgãos”, diz o neurocientista Dwight Bergles, Ph.D., professor de Diana Sylvestre e Charles Homcy na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins. “O novo estudo mostra como eles são críticos para treinar o sistema auditivo e prepará-lo para processar o som”.
Para o estudo, Bergles e Calvin Kersbergen, um MD/Ph.D. candidato no Programa de Treinamento de Cientistas Médicos da Johns Hopkins, criou um modelo de camundongo que carecia de conexina 26 especificamente em células de suporte na cóclea.
Usando eletrodos externos para medir respostas elétricas no nervo auditivo em resposta a tons ou cliques, eles descobriram que camundongos sem conexina 26 apenas nas células de suporte da cóclea eram, de fato, surdos, demonstrando o papel crucial desses canais intercelulares na audição.
No entanto, Bergles e Kersbergen se perguntaram se essa mudança nas células de suporte e na forma da cóclea também interromperia a atividade espontânea em camundongos mais jovens, com menos de 2 semanas de idade, antes da abertura do canal auditivo.
Os pesquisadores descobriram que camundongos sem conexina 26 ainda exibem rajadas de atividade elétrica em neurônios auditivos quase nos mesmos níveis que camundongos jovens com conexina 26 intacta. , levando à atividade neuronal normal em áreas de processamento de som do cérebro.
“Mesmo na ausência de conexina 26, ainda encontramos atividade espontânea robusta na cóclea desses camundongos jovens”, diz Bergles.
Bergles diz que agora há evidências de que o papel das células de suporte neste período inicial é “treinar” o sistema auditivo para responder ao som em certas frequências. Como o canal auditivo ainda não está aberto, as células de suporte geram sua própria atividade espontaneamente para estimular as células ciliadas mecanicamente sensíveis na cóclea cheia de líquido.
“É como se a cóclea estivesse produzindo seus próprios ‘sons’ nesse estágio de desenvolvimento”, diz Bergles. “Esta prática pode ajudar os neurônios e circuitos auditivos no cérebro a amadurecer antes que o canal auditivo se abra”.
“É como um jogador de beisebol em uma gaiola de rebatidas, aprendendo o básico de seu swing e se preparando para enfrentar a imprevisibilidade de um arremessador real”, diz Bergles.
Finalmente, os pesquisadores descobriram que a atividade espontânea em células de suporte de camundongos surdos para quando o canal auditivo se abre. Ao mesmo tempo, como os camundongos não conseguem processar o som, seus neurônios auditivos na verdade aumentam sua sensibilidade ao som.
Essa hipersensibilidade ao som é semelhante ao fenômeno da hiperacusia, em que níveis normais de som podem ser dolorosos. Em humanos, essa hipersensibilidade induzida pela perda auditiva também pode levar a um zumbido constante nos ouvidos, chamado zumbido.
Bergles diz que a pesquisa também sugere um mecanismo molecular que explica por que as pessoas com essa mutação hereditária que recebem implantes cocleares no início tendem a se sair melhor do que aquelas que os recebem mais tarde.
“A atividade espontânea em células de suporte na cóclea pode fornecer a evidência molecular para dados empíricos mostrando melhores resultados entre as pessoas que têm implantes cocleares colocados no início da vida”, diz Bergles.
A equipe de pesquisa planeja estudar se eles podem explorar o caminho da atividade espontânea em células de suporte para tratar o zumbido e outras condições auditivas.
Os cientistas Travis Babola e Patrick Kanold também contribuíram para esta pesquisa.
O financiamento foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (F30DC018711, F32DC019842, U19NS107464, R01DC009607, R01DC008860, P30NS050274).
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