Coverstory

Volumeknop in je oor regelt hard en zacht

Het oor kan niet hetzelfde als een deejay achter zijn draaitafels. Dimmen van het volume lukt nog – volgens recent onderzoek – maar versterken blijkt onmogelijk. Onderzoekers van Erasmus MC laten zien hoe dat zit.

12 likes
Leestijd 4 min

Hero alt/video title

OOR-Volume

 

Marcel van der Heijden, wetenschappelijk onderzoeker van de afdeling Neurowetenschappen: “De gangbare theorie is dat je oren ook geluiden kunnen versterken. Uit ons onderzoek blijkt het tegendeel: je oren versterken geluiden niet, maar dimmen ze als dat nodig is.”

 

Hoe werkt die volumeknop in je oor?

“Je oren zetten met een bepaald type cellen, de haarcellen, trillingen om in elektrische signalen die in een bepaald deel van de hersenen terechtkomen en daar verwerkt worden. Er zijn twee soorten haarcellen. De binnenste haarcellen zijn de eigenlijke microfoontjes die elektrische signalen naar de hersenen sturen. De buitenste haarcellen zijn de poortwachters. Zij kunnen de geluidstrillingen ook waarnemen, maar gebruiken dit alleen om te regelen wat er van het geluid wordt doorgegeven aan de binnenste haarcellen. Zij selecteren toonhoogte en bepalen hoe sterk de binnenste haarcellen gestimuleerd worden. Zo voorkomen ze dat er teveel of te weinig geluid naar de binnenste broeders en zusters wordt gestuurd. Hoe dat precies werkt, is nog altijd niet bekend, maar volgens de gangbare theorie fungeren de  buitenste haarcellen als versterkers, die meer geluidsenergie kunnen afgeven dan ze zelf ontvangen. Om geluiden te kunnen versterken moeten de buitenste haarcellen geluidstrillingen kunnen volgen en er razendsnel op reageren, voor zeer hoge tonen zelfs binnen een honderdduizendste seconde. We hebben ontdekt dat de haarcellen hiertoe niet in staat zijn.

 

Illustratie: Studio Vonq

 

 

Nano-trillingen

Dat de gangbare theorie dus niet klopt, werd aangetoond met behulp van Optical  Coherence Tomography (OCT), een beeldvormende techniek die ook gebruikt wordt om het netvlies in het oog van patiënten in detail te onderzoeken.

OCT lijkt een beetje op echografie, zoals we die kennen van het in beeld brengen van de foetus in de baarmoeder. Een echo wordt gemaakt met behulp van geluid, OCT met licht. De nieuwste generatie OCT-apparaten is zo snel en precies dat ze kunnen worden omgebouwd om nano-trillingen in het binnenoor te meten.

Van der Heijden: “Met deze nieuwe technologie kunnen we heel exact de capaciteit van de haarcellen om geluiden te versterken meten. Daardoor weten we nu dat de haarcellen te sloom zijn om snelle trillingen van hoge tonen te kunnen volgen. Hun elektrische eigenschappen zijn gewoon onvoldoende.”

 

Slome Mongoolse gerbiloren

De metingen werden verricht bij een bijzonder soort knaagdieren, de Mongoolse gerbils. “Ze zijn net als mensen laagfrequent-specialisten. De meeste zoogdieren. zoals muizen, ratten, honden, katten en koeien horen hogere tonen dan wij. De gevoeligheid van gerbils (woestijnratten) voor lagere frequenties heeft waarschijnlijk te maken met het feit dat ze in onderaardse burchten wonen, met gangenstelsels waarin hoogfrequent geluid snel uitsterft. Hun gehoor lijkt op het menselijk gehoor, maar daarnaast kunnen ze ook heel goed ultrasoon geluid horen. Ultrasoon geluid is geluid dat het menselijk gehoor niet waarneemt, doordat het aantal trillingen per seconde, de frequentie, te hoog is. Omdat we live in levende oren konden meeluisteren en filmen wat er gebeurt, weten we nu dat de buitenste haarcellen goed zijn om variaties in geluidssterkte waar te nemen, maar dat ze niet in staat zijn geluid te versterken.”

 

Waarom is juist het deel van de gerbiloren gemeten dat gevoelig is voor ultrasoon geluid?

“Dat had een tweeledig voordeel. Ten eerste is het hoogfrequente deel scherper in beeld te brengen dan het laagfrequente deel van het oor. Dat heeft met de anatomie te maken. Wij kijken door het “ronde venster” naar binnen (zie illustratie), en dat zit aan de hoogfrequente kant van het slakkenhuis. Ten tweede is het hoge toonbereik het meest problematisch voor de hypothetische versterker, dus als je wilt testen of die versterker wel kan bestaan, is dat de meest kritische test. Dat kun je ook aan de bevindingen zien: de cellen kunnen 2.5 kilohertz nog net volgen, en dat zou voldoende zijn als dat ook de frequenties zijn die ze voor hun kiezen krijgen. Maar in werkelijkheid liggen deze buitenste haarcellen in het gebied dat 20 tot 25 kilohertz verwerkt. Dus als ze bij 2,5 kilohertz al afhaken, dan zijn ze zevenmaal te langzaam voor de taak die ze volgens de gangbare theorie uitvoeren.”

 

Illustratie: Vavakou et al 2019

Illustratie van het slakkenhuis (het gedeelte van het binnenoor dat geluidssignalen verwerkt). Het geluid komt binnen bij het laatste gehoorbeentje, de stijgbeugel (bij gele pijl links). Daaronder is het ronde venster afgebeeld (grijs) waardoor de onderzoekers met hun meetinstrument doorheen ‘kijken’ voor hun metingen. De lage en hoge geluiden worden in verschillende delen van het slakkenhuis verwerkt. De hoge geluiden (fluitje) in de basis, de lage geluiden (tuba) in de bovenkant van het slakkenhuis.

 

Waarom zijn jullie bevindingen belangrijk?

“Ze dragen bij aan een beter begrip van de precieze werking van het gezonde oor. Buitenste haarcellen zijn kwetsbaar voor lawaaibeschadiging, antibiotica en veel andere medicatie. Ze zijn betrokken bij de meeste gevallen van gehoorbeschadiging. Een beter begrip van wat deze cellen nu eigenlijk doen in ons oor kan de weg effenen naar preventie of zelfs genezing van veelvoorkomende typen gehoorverlies.”

 

De publicatie van dit onderzoek in het digitale tijdschrift eLife is hier te lezen. De onderzoekers die aan de studie mee hebben gewerkt zijn: Anna Vavakou, Nigel Cooper en Marcel van der Heijden.