Ερευνητές κατάφεραν να διατηρήσουν ζωντανό τον κοχλία του αυτιού εκτός σώματος, ανοίγοντας νέους δρόμους για τη μελέτη και πιθανή θεραπεία προβλημάτων ακοής. Η ανακάλυψη αυτή φέρνει ελπίδα για πιο αποτελεσματικές μεθόδους αποκατάστασης της ακοής στο μέλλον.
10 σημάδια απώλειας ακοής και 10 τρόποι να το αντιμετωπίσετε
Επιστήμονες κατάφεραν να κρατήσουν ζωντανό τον κοχλία του αυτιού εκτός σώματος – Τι σημαίνει αυτό για τις θεραπείες
Η απώλεια ακοής αποτελεί μείζον πρόβλημα δημόσιας υγείας διεθνώς και συνδέεται κυρίως με τη γήρανση του πληθυσμού, ενώ επηρεάζει σημαντικά την επικοινωνία, την κοινωνική ένταξη και τη γνωστική υγεία των ηλικιωμένων. Σύμφωνα με συστηματική ανάλυση δεδομένων του Frontiers in Public Health από 204 χώρες μεταξύ 1992-2021, η συνολική επιβάρυνση από ολική απώλεια ακοής αυξήθηκε παγκόσμια λόγω γήρανσης, παρά τις μικρές μειώσεις σε επιμέρους περιοχές, με τις μεγαλύτερες αυξήσεις να παρατηρούνται κυρίως στις ανεπτυγμένες χώρες όπου η αύξηση του προσδόκιμου ζωής οδηγεί και σε αύξηση των ποσοστών βαρηκοΐας.
Η κατάσταση αυτή συσχετίζεται με υποβάθμιση της ποιότητας ζωής, κοινωνική απομόνωση και αυξημένο κίνδυνο γνωσιακών διαταραχών, όπως η άνοια, ενώ επισημαίνεται η ανάγκη για στοχευμένες παρεμβάσεις πρόληψης και πρόσβασης σε υπηρεσίες ακουστικής φροντίδας, ιδιαίτερα στις ευάλωτες ηλικιακά ομάδες.
Λίγο πριν από τον θάνατό του τον Αύγουστο του 2025, ο A. James Hudspeth και η ομάδα του στο Laboratory of Sensory Neuroscience στο The Rockefeller University πέτυχαν μια επαναστατική τεχνολογική πρόοδο: την ικανότητα να διατηρούν ένα μικροσκοπικό κομμάτι του κοχλία ζωντανό και λειτουργικό εκτός του σώματος για πρώτη φορά.
Η νέα τους συσκευή τους επέτρεψε να καταγράψουν ζωντανά τη βιομηχανική του κοχλία, συμπεριλαμβανομένης της εξαιρετικής ευαισθησίας, της ακριβούς ρύθμισης συχνοτήτων και της ικανότητας να αποκωδικοποιεί ένα ευρύ φάσμα εντάσεων ήχου.
«Μπορούμε πλέον να παρατηρήσουμε τα πρώτα βήματα της διαδικασίας της ακοής με ελεγχόμενο τρόπο, κάτι που ήταν προηγουμένως αδύνατο», εξηγεί ο Francesco Gianoli, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Hudspeth και συν-πρώτος συγγραφέας.
Η μηχανική της ακοής
Η καινοτομία, που περιγράφεται σε δύο πρόσφατα άρθρα (στα περιοδικά PNAS και Hearing Research, αντίστοιχα), είναι το αποτέλεσμα των πέντε δεκαετιών δουλειάς του Hudspeth για τη διαλεύκανση των μοριακών και νευρωνικών μηχανισμών της ακοής, γνώσεις που έχουν ανοίξει νέους δρόμους για την πρόληψη ή την αντιστροφή της απώλειας ακοής.
Με αυτή την πρόοδο, οι ερευνητές παρείχαν επίσης άμεσες αποδείξεις για μια ενιαία βιοφυσική αρχή που διέπει την ακοή σε ολόκληρο το ζωικό βασίλειο, ένα θέμα που ο Hudspeth μελετούσε για περισσότερο από ένα τέταρτο του αιώνα.
«Αυτή η μελέτη είναι αριστούργημα», αναφέρει ο βιοφυσικός Marcelo Magnasco, επικεφαλής του Laboratory of Integrative Neuroscience στο Rockefeller, ο οποίος είχε συνεργαστεί με τον Hudspeth σε μερικά από τα θεμελιώδη ευρήματά του. «Στον τομέα της βιοφυσικής, είναι ένα από τα πιο εντυπωσιακά πειράματα των τελευταίων πέντε ετών».
Αν και ο κοχλίας είναι ένα θαύμα εξελικτικής μηχανικής, ορισμένοι από τους θεμελιώδεις μηχανισμούς του παρέμεναν για καιρό αόρατοι. Η ευθραυστότητα και η απροσπέλαστη τοποθεσία του, καθώς είναι ενσωματωμένος στο πιο πυκνό οστό του σώματος, καθιστούσαν δύσκολη τη μελέτη του σε δράση.
Αυτές οι προκλήσεις έχουν απογοητεύσει εδώ και καιρό τους ερευνητές της ακοής, καθώς η περισσότερη απώλεια ακοής προκύπτει από βλάβες στους αισθητηριακούς υποδοχείς που ονομάζονται τριχωτά κύτταρα και καλύπτουν τον κοχλία.
Το όργανο διαθέτει περίπου 16.000 από αυτά τα τριχωτά κύτταρα, τα οποία ονομάζονται έτσι επειδή το καθένα είναι επικαλυμμένο με μερικές εκατοντάδες λεπτά «αισθητήρια» εξαρτήματα, οι στερεοκροσσοί, που οι πρώτοι μικροσκόποι παρομοίαζαν με τρίχες. Κάθε δεμάτι αποτελεί μια ρυθμισμένη μηχανή που ενισχύει και μετατρέπει τις ηχητικές δονήσεις σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία μπορεί στη συνέχεια να ερμηνεύσει ο εγκέφαλος.
Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι σε έντομα και μη σπονδυλωτά ζώα, όπως οι βάτραχοι που μελετήθηκαν στο εργαστήριο του Hudspeth, ένα βιοφυσικό φαινόμενο γνωστό ως διακλάδωση Hopf (Hopf bifurcation) είναι βασικό για τη διαδικασία της ακοής. Η διακλάδωση Hopf περιγράφει ένα είδος μηχανικής αστάθειας, ένα κρίσιμο σημείο ανάμεσα στην απόλυτη ακινησία και τις ταλαντώσεις. Σ’ αυτό το οριακό σημείο, ακόμα και ο πιο αμυδρός ήχος ενεργοποιεί το σύστημα σε κίνηση, επιτρέποντάς του να ενισχύει ασθενή σήματα πολύ πέρα από το κανονικά ανιχνεύσιμο.
Στην περίπτωση του κοχλία του βατραχιού, η αστάθεια βρίσκεται στα δεμάτια των αισθητηριακών τριχωτών κυττάρων, τα οποία είναι συνεχώς έτοιμα να ανιχνεύσουν εισερχόμενα ηχητικά κύματα. Όταν φτάσουν αυτά τα κύματα, τα τριχωτά κύτταρα κινούνται, ενισχύοντας τον ήχο μέσω αυτού που ονομάζεται ενεργή διαδικασία.
Τεχνολογική καινοτομία
Σε συνεργασία με τον Magnasco, ο Hudspeth τεκμηρίωσε την ύπαρξη της διακλάδωσης Hopf στον κοχλία του βατραχιού το 1998. Το αν αυτή η διαδικασία υπήρχε και στον κοχλία των θηλαστικών αποτέλεσε αντικείμενο συζήτησης στον επιστημονικό χώρο έκτοτε.
Για να απαντήσει σ’ αυτό το ερώτημα, η ομάδα του Hudspeth αποφάσισε ότι έπρεπε να παρατηρήσει την ενεργή διαδικασία σε κοχλία θηλαστικού σε πραγματικό χρόνο και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ποτέ.
Για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές στράφηκαν στον κοχλία των gerbils (μογγολικό χάμστερ), των οποίων η ακοή βρίσκεται σε εύρος παρόμοιο με των ανθρώπων. Αφαίρεσαν μικροσκοπικά τεμάχια όχι μεγαλύτερα από 0,5 mm από το αισθητηριακό όργανο, στην περιοχή του κοχλία που ανταποκρίνεται στις μεσαίες συχνότητες. Χρονομέτρησαν την εκτομή τους σε ένα αναπτυξιακό στάδιο κατά το οποίο η ακοή του gerbil ήταν ώριμη, αλλά ο κοχλίας δεν είχε ακόμη συγχωνευθεί πλήρως με το πυκνό κροταφικό οστό.
Τοποθέτησαν το τεμάχιο ιστού μέσα σε θάλαμο σχεδιασμένο να αναπαράγει το ζωντανό περιβάλλον του αισθητηριακού ιστού, συμπεριλαμβανομένου του συνεχούς λουσίματος σε υγρά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά που ονομάζονται ενδολέμφος και περιλέμφος και της διατήρησης της φυσικής του θερμοκρασίας και τάσης. Καθοριστικοί για την ανάπτυξη αυτής της ειδικής συσκευής ήταν ο Brian Fabella, ειδικός ερευνητής στο εργαστήριο του Hudspeth και ο μηχανικός οργάνων Nicholas Belenko, από το Gruss Lipper Precision Instrumentation Technologies Resource Center του Rockefeller.
Επαναστατική γονιδιακή θεραπεία αποκαθιστά την ακοή σε κωφούς με μία μόνο ένεση
Ανακάλυψη βιοφυσικής αρχής και πιθανές εφαρμογές
Μεταξύ των διαδικασιών που παρατήρησαν ήταν το άνοιγμα και το κλείσιμο των ιοντικών διαύλων στα δεμάτια των τριχωτών κυττάρων, τα οποία προσθέτουν ενέργεια στις δονήσεις που προκαλούνται από τον ήχο, ενισχύοντάς τις, καθώς και το πώς τα εξωτερικά τριχωτά κύτταρα επιμηκύνονται και συστέλλονται σε απόκριση στις μεταβολές τάσης μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ηλεκτροκινητικότητα.
«Μπορούσαμε να δούμε με λεπτομέρεια τι κάνει κάθε κομμάτι του ιστού σε υποκυτταρικό επίπεδο», εξηγεί ο Gianoli.
«Αυτό το πείραμα απαιτούσε ένα εξαιρετικά υψηλό επίπεδο ακρίβειας και λεπτότητας», σημειώνει ο Magnasco. «Υπάρχει τόσο μηχανική ευθραυστότητα όσο και ηλεκτροχημική ευπάθεια που πρέπει να διατηρηθεί».
Σημαντικό είναι ότι παρατήρησαν πως το κλειδί της ενεργής διαδικασίας ήταν πράγματι μια διακλάδωση Hopf, το σημείο αστάθειας που μετατρέπει τη μηχανική αστάθεια σε ενίσχυση ήχου.
«Αυτό δείχνει ότι η μηχανική της ακοής στα θηλαστικά είναι εντυπωσιακά παρόμοια με αυτή που έχει παρατηρηθεί σε ολόκληρη τη βιόσφαιρα», αναφέρει ο συν-πρώτος συγγραφέας Rodrigo Alonso, ερευνητικός συνεργάτης στο εργαστήριο.
Πότε το πρόβλημα ακοής συνδέεται με υψηλή χοληστερίνη;
Μια συσκευή που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μελλοντικές θεραπείες
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα πειράματα με τον εξωσωματικό κοχλία θα βελτιώσουν την κατανόησή τους για την ακοή και, ελπίζουμε, θα οδηγήσουν σε καλύτερες θεραπείες.
«Για παράδειγμα, μπορούμε τώρα να διαταράξουμε το σύστημα φαρμακολογικά με πολύ στοχευμένο τρόπο, κάτι που δεν ήταν ποτέ δυνατό μέχρι τώρα, όπως για παράδειγμα με εστίαση σε συγκεκριμένα κύτταρα ή αλληλεπιδράσεις κυττάρων», αναφέρει ο Alonso.
Υπάρχει μεγάλη ανάγκη στον τομέα για νέες πιθανές θεραπείες. «Μέχρι στιγμής, κανένα φάρμακο δεν έχει εγκριθεί για την αποκατάσταση της ακοής σε περιπτώσεις αισθητηριακής νευρικής απώλειας και ένας λόγος γι’ αυτό είναι ότι έχουμε ακόμα ελλιπή κατανόηση των μηχανισμών της ενεργής διαδικασίας της ακοής», εξηγεί ο Gianoli.
Μπορεί το χρώμα στο κερί των αυτιών να είναι ένδειξη σοβαρής πάθησης; Τι πρέπει να γνωρίζετε;
«Αλλά τώρα έχουμε ένα εργαλείο που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί το σύστημα, πώς και πότε παύει να λειτουργεί και ελπίζουμε να σκεφτούμε τρόπους παρέμβασης πριν να είναι πολύ αργά».
Πηγές: Frontiers in Public Health, PNAS