Szum w uszach pozostaje trudnym zaburzeniem dla pacjentów, lekarzy, audiologów i naukowców badających zmiany w mózgu z nim związane. 
Artykuł ten jest tłumaczeniem z języka angielskiego – link do oryginału tutaj. Tłumaczenie nie zawiera wprowadzenia oraz ostatniej części artykułu, która poświęcona jest diagnozie i klinicznej pomocy pacjentom z tą dolegliwością.
Celem publikacji jest opis obecnego stanu wiedzy na temat ośrodkowych mechanizmów neuronalnych występujących w szumach usznych oraz podsumowanie najnowszych osiągnięć w podejściu klinicznym do cierpiących na nie pacjentów.
Zaburzenie to pozostaje głównym wyzwaniem dla lekarzy, ponieważ jego patofizjologia jest słabo poznana i istnieje niewiele opcji leczenia, które mogą oni zaoferować pacjentom.

Najnowsze ustalenia

Niedawno opracowane modele zwierzęce szumów usznych dają możliwość określenia neuronalnych mechanizmów ich generowania oraz przetestowania efektów różnych terapii. Najnowsze badania z wykorzystaniem tych modeli zidentyfikowały szereg nieprawidłowych zmian, zarówno w słuchowych, jak i niesłuchowych regionach mózgu, które są przyczyną objawu. Ponadto badania te rzucają światło na mechanizmy komórkowe odpowiedzialne za rozwój tych nieprawidłowości.

Zmiany w układzie słuchowym związane z szumami usznymi.

Tinnitus jest powiązany z nieprawidłowymi zmianami na jednym lub kilku poziomach wzdłuż drogi słuchowej. Diagnostyka obrazowa mózgu człowieka wykazała zmienioną aktywność związaną z szumami  w obszarach słuchowych, w tym we wzgórku dolnym i korze słuchowej. Rezonans magnetyczny ujawnił różnice w odpowiedziach wywołanych dźwiękiem między grupami pacjentów z objawem i bez niego w korowych i podkorowych jądrach słuchowych –  znaleziono dowody na strukturalne różnice we wzgórzu, słuchowym pniu mózgu, i korze słuchowej. 

Modele zwierzęce pomogły zidentyfikować nieprawidłowości w aktywności neuronalnej w słuchowych obszarach mózgu, które są powiązane ze schorzeniem. Co ważniejsze, badania te rzuciły światło na mechanizmy neuronalne zaangażowane w rozwój nieprawidłowej aktywności. Mózgi zwierząt z behawioralnymi objawami szumu w uszach zwykle wykazują zwiększoną częstość spontanicznych impulsów nerwowych, nienormalnie wysoka synchronizacje sieci neuronalnych, a także reorganizację map tonotopowych w korze słuchowej. Zmniejszenie hamowania w układzie słuchowym jest szeroko akceptowanym mechanizmem odpowiedzialnym za zmianę aktywności w mózgach zwierząt, u których obserwuje się szum w uszach.

Nadpobudliwość

Uszkodzenie ślimaka wywołane urazem słuchu, środkami ototoksycznymi lub innymi przyczynami prowadzi do zwiększonej szybkości spontanicznych wyładowań neuronów w kilku strukturach słuchowych: grzbietowym i brzusznym jądrze ślimakowym, jądrze środkowym wzgórka dolnego,  pierwotnej i  wtórnej korze słuchowej, choć niekoniecznie w neuronach nerwu słuchowego. Najczęstszą wadą związaną z szumem usznym jest uszkodzenie komórek rzęsatych lub włókien nerwu słuchowego, spowodowane urazem akustycznym lub lekami ototoksycznymi. Wydaje się, że centralny układ słuchowy zwiększa swoje wzmocnienie, aby skompensować zmniejszony impuls czuciowo-nerwowy ze ślimaka. W efekcie nadpobudliwość często rozwija się w jądrze ślimakowym, dolnym stożku i korze słuchowej. Neurony wykazujące nadpobudliwość związaną z szumami usznymi nie są równomiernie rozmieszczone w jednej strukturze słuchowej. Po urazie akustycznym u zwierząt laboratoryjnych rozwija się nienormalnie wysoka aktywność spontaniczna, głównie w regionach, w których neurony są dostrojone do częstotliwości dźwięku urazu akustycznego.

Nadpobudliwość może objawiać się fantomowym hałasem,  a także nadwrażliwością słuchową lub nietolerancją głośnych dźwięków. Nadpobudliwość można wzmocnić lub stłumić podając lidokainę. U osób, u których tinnitus jest zwiększany przez lidokainę, kora słuchowa wykazuje wzrost poziomu aktywacji. Odwrotnie, osoby, które doświadczają spadku głośności, wykazują odpowiadający temu spadek aktywacji kory mózgowej. Badacze, podjęli próbę osłabienia szumów usznych poprzez tłumienie nadpobudliwości w układzie słuchowym poprzez ogólnoustrojowe podawanie wigabatryny (inhibitor transaminazy GABA), o której wiadomo, że nasila hamowanie. Lek ten skutecznie hamował zarówno nadpobudliwość neuronów słuchowych, jak i całkowicie i odwracalnie eliminował psychofizyczne oznaki szumu w uszach. Chociaż wigabatryna ma poważne skutki uboczne, które uniemożliwiają jej kliniczne zastosowanie ( w USA), badanie to potwierdziło związek między nadpobudliwością w układzie słuchowym, a szumem w uszach.

Chociaż wiele badań podaje, że nadpobudliwość w ośrodkowym układzie słuchowym jest prawdopodobnie neuronalną przyczyną percepcji dźwięków fantomowych, wyniki innych badań są niejednoznaczne. Obrazowanie dolnego wzgórka i kory słuchowej po wywołaniu szumów usznych salicylanem także są niejednoznaczne, a różne inne badania miały często sprzeczne rezultaty pokazując, że aktywność spontaniczna wzrosła, zmniejszyła się lub nie wykazała istotnej zmiany. Obecność nadpobudliwości w korze słuchowej zależy od sposobu, w jaki wywoływany jest objaw szumu. Uraz akustyczny wydaje się nasilać aktywność neuronalną, a  szum wywołany salicylanem ją obniża.

Zsynchronizowana aktywność

Oprócz nadpobudliwości, związane z szumami usznymi zmiany w układzie słuchowym obejmują również zwiększoną synchronizację neuronalną i aktywność spontaniczną. W następstwie ekspozycji na dźwięk nienormalna aktywność spontaniczna występuje w jądrze ślimakowym grzbietowym nerwu słuchowego i wzgórku dolnym. Podobną aktywność odnotowano w przypadku dolnego stożka po leczeniu cisplatyną. Co zaskakujące, nie odnotowano spontanicznych ” wyładowań ” neuronów kory słuchowej po ekspozycji na hałas oraz po leczeniu salicylanem lub chininą. Neurofizjologiczną sygnaturą szumu w uszach może być zwiększona regularność wyładowań i ich synchronizacja między neuronami. Istnieją dowody na to, że zarówno uraz akustyczny, jak i leki ototoksyczne mogą zwiększać synchroniczne wyładowania na różnych poziomach układu słuchowego.

Reorganizacja korowych map tonotopowych.

Kilka badań pokazuje, że nieprawidłowa aktywacja kory słuchowej jest związana z reorganizacją jej mapy tonotopowej. Stopień reorganizacji jest skorelowany z występowaniem i nasileniem szumów usznych zarówno u pacjentów, jak i u zwierząt modelowych. Ostatnie badania sugerują jednak, że makroskopowa reorganizacja tonotopowa nie jest wymagana do pojawienia się objawu i nie jest typowa dla szumów usznych towarzyszących prawidłowemu słyszeniu lub lekkiemu ubytkowi słuchu.

Zmniejszenie hamowania jako potencjalny mechanizm komórkowy leżący u podstaw szumów usznych

Podstawową hipotezą dotyczącą mechanizmów komórkowych leżących u podstaw powstawania szumów usznych jest stwierdzenie, że utrata słuchu prowadzi do zmniejszenia hamowania i reorganizacji ośrodkowego układu słuchowego. Pojawiający się wzorzec związany z patologią szumów usznych wskazuje, że intensywna ekspozycja na hałas prowadzi do uszkodzenia ślimaka i utraty słuchu, co często nie jest subiektywnie zauważane, a zatem nie jest wykrywane klinicznie. Zmniejszona ilość bodźców  ślimakowych prowadzi do hiperaktywnych i bardziej responsywnych centralnych obwodów słuchowych, czego dowodem są badania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) u pacjentów z objawami oraz nagrania in vivo na zwierzęcych modelach szumów usznych. Zwiększone spontaniczne szybkości wyładowań i reorganizacja map tonotopowych są zgodne ze zmniejszonym hamowaniem. Niedawne badanie in vitro potwierdziło, że obniżenie poziomu hamowania GABA-ergicznego jest odpowiedzialne za rozwój nadpobudliwości w grzbietowym jądrze ślimakowym u myszy z behawioralnymi objawami szumu w uszach.

Zmiany związane z szumami usznymi w niesłuchowych obszarach mózgu

Chociaż inne obszary mózgu są rówież powiązane z szumami usznymi, skupiamy się tutaj na badaniach dotyczących struktur układu limbicznego i przodomózgowia. Układ limbiczny to raczej luźno zdefiniowany zestaw struktur mózgowych, zarówno korowych, jak i podkorowych, które przyczyniają się do pamięci, motywacji, emocji i uwagi. Połączenia układu limbicznego z układem słuchowym zachodzą w obu kierunkach: od słuchu do układu limbicznego i od układu limbicznego do układu słuchowego. Te wzajemne powiązania są związane z wieloma różnymi funkcjami i zachowaniami mózgu, od słuchowego warunkowania lękowego, po emocjonalne reakcje na bodźce głosowe. Biorąc pod uwagę jego związek z reakcjami emocjonalnymi na bodźce akustyczne i czuciowe, układ limbiczny był wczesnym obiektem zainteresowania modeli próbujących wyjaśnić mechanizmy  powstawania szumów.

Ciało migdałowate, struktura układu limbicznego, która koordynuje ekspresję emocjonalną, wykazuje zwiększoną aktywność związaną z szumami zarówno w zwierzęcych modelach salicylanowych, jak i w przypadkach urazów akustycznych oraz u ludzi cierpiących na tinnitus. Struktura ta jest często związana z reakcjami awersyjnymi. Mówiąc szerzej, istnieją dowody na to, że kilka struktur limbicznych, w tym ciało migdałowate, przednia kora zakrętu obręczy, hipokamp, kora oczodołowo-czołowa i przednia kora wyspowa, przyczyniają się do uogólnionego „obwodu niepokoju”, który może być aktywowany przez bodźce rzeczywiste lub fantomowe związane ze słuchem, z bólem lub z innym doznaniem. Plastyczność związana z tymi obwodami może mieć kluczowe znaczenie do zainicjowania reakcji stresowej wywołanej percepcją szumów usznych.

Generowanie i utrzymywanie się szumów usznych

Kilku badaczy uważa obecnie, że plastyczność obwodów układu limbicznego i rola regionów limbicznych w ocenie istotności sygnałów akustycznych ma zasadniczy wpływ na powstawanie i utrzymywanie się przewlekłego szumu w uszach. Pogląd ten, zaproponowany początkowo kilka lat temu, został rozwinięty w ostatnich badaniach. Prace na modelach zwierzęcych pokazują, że zarówno uraz akustyczny, jak i salicylan powodują “skok” aktywnośći i zwiększoną ekspresję genów w ciele migdałowatym. 

Kilka badań na ludziach miało na celu zidentyfikowanie zmian w układzie limbicznym związanych z percepcją szumów usznych. Rauschecker i współpracownicy sugerują, że brzuszno-przyśrodkowa kora przedczołowa (vmPFC) i jądro półleżące są ściśle zaangażowane w powstawanie i utrzymywanie się objawu. Sednem tej propozycji jest to, że wywołana utratą słuchu nadpobudliwość w obwodach słuchowych jest zwykle tłumiona przez struktury limbiczne. Jeden z takich substratów obejmuje projekcje do jądra siatkowatego wzgórza, regionu, który ma bezpośredni hamujący wpływ na neurony wzgórza słuchowego. VmPFC i jądro półleżące są integralną częścią systemu oceny znaczenia dźwięków i normalnie tłumią niewłaściwą nadpobudliwość po urazie akustycznym. Badacze stawiają hipotezę, że w podgrupie osób stuktura ta (vmPFC) nie reguluje właściwie nieprawidłowej aktywności neuronalnej we wzgórzu, co prowadzi do szumów usznych. Dowodem na poparcie tej hipotezy jest to, że osoby cierpiące na tinnitus mają zmniejszoną grubość kory vmPFC i nadpobudliwość w jądrze półleżącym. Z tego punktu widzenia dysfunkcja układu limbicznego jest postrzegana jako niezbędny warunek wstępny do zaistnienia chronicznego szumu w uszach.

Inne badania potwierdzają udział układu limbicznego w generowaniu i utrzymywaniu się szumu w uszach, ale różnią się teoriami na temat sposobu, w jaki to występuje i regionami mózgu, które się do tego przyczyniają. de Ridder i Langguth oraz ich współpracownicy proponują proces, w który zaangażowane jest kilka obwodów przodomózgowia i obejmujący zarówno układ słuchowy, jak i struktury związane z układem limbicznym. W tym podejściu percepcje fantomowe powstają w wyniku deaferentacji sensorycznej (odcięcia dopływu bodźców) i zostają one uświadomione tylko wtedy, gdy nadpobudliwość w korze słuchowej jest połączona z większą siecią, która wspiera percepcję (w tym obszary kory ciemieniowej i czołowej). Percepcja nie zachodzi bez udziału „istotnej” sieci, która obejmuje przednią korę zakrętu obręczy i przednią korę wyspową. Wydaje się, że pewną rolę w tym procesie odgrywa również hipokamp, jako region limbiczny leżący u podstaw pamięci. Regiony te, oddziałując z ciałem migdałowatym poprzez proces uczenia się, stanowią neuronalną  podstawę procesu, który  manifestuje się w postaci szumu w uszach lub innych doznań fantomowych, takich jak ból fantomowy.

Ogólny obraz roli układu limbicznego

Aby zrozumieć rolę układu limbicznego w tym zburzeniu, głównym wyzwaniem było zbadanie udziału różnych struktur w procesie generowania i utrzymywania się objawu. Podobnie jest ze zrozumieniem roli tego układu w powstawaniu reakcji stresowej spowodowanej fantomową percepcją słuchową. Istnieje silne poparcie dla roli przedniej kory zakrętu obręczy, kory wyspowej i ciała migdałowatego w dystresie związanym z szumami usznymi. Sposób, w jaki te regiony mózgu przyczyniają się do powstawania i utrzymywania się fantomowej percepcji, jest mniej jasny i różni się w zależności od badaczy. Wskazywano na rolę vmPFC, kory zakrętu obręczy i hipokampu, ​​ale wzajemne połączenia między tymi regionami z innymi regionami limbicznymi i słuchowymi są złożone. Ostatecznie możemy uzyskać lepsze zrozumienie mechanizmów szumu w uszach dzięki podejściom neuroterapeutycznym, które starają się modulować występowanie tego objawu i towarzyszącego mu cierpienia.