מֵידָע

מה הופך את הנוירונים של עצב השמיעה במהירות כה גבוהה?

מה הופך את הנוירונים של עצב השמיעה במהירות כה גבוהה?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

מה הופך את הנוירונים של עצב השמיעה למהירות כזו? כך שהגמישים ביותר הם סיבי עצב השמיעה, בהם תדירות הדור של PD מגיעה ל -1000 הרץ, בעוד ששרירי השלד מתאימים ל -200 עיסה לשנייה, עבור חלקה - 10-20 אימפ / שניות. סיום עצבי מוטורי יכול להיות מועבר לשריר השלד ובכלל לא יותר מ-100-150 עוררות בשנייה אחת


מהירות גבוהה מול תדירות גבוהה

בתור התחלה, מה שאתה מתאר הוא אות בתדר גבוה, לאו דווקא אות במהירות גבוהה. אותות מהירות גבוהה נגרמים על ידי מיאלינציה (מעטפת של שומני שומן העוטפים סיבי נוירון), ועל ידי צמצום מספר צומת הדנדריט/אקסון בפועל אתה צריך לעבור כדי להגיע מנקודה A לנקודה B. מבחינה זו, העצבים. האחראים לשליטה בשרירים נוטים להיות ארוכים מאוד ובעלי מיאלינציה דומה לתאים באוזן; אז, נוירוני שליטה בשרירים יעבירו אות מהר יותר מהנוירונים הדחוסים יותר באוזן שלך.

עכשיו לענות על השאלה בפועל: מדוע התדירות הגבוהה יותר?

אף עצב אחד באוזן שלך לא צריך להעביר אות בתדירות גבוהה יותר מהעצבים שבהם משתמשים השרירים. במקום זאת יש לך מספר עצבים שונים המזהים תדרי שמע שונים, ואז המוח שלך מקבל שילוב של אותות שאומרים לו כי תדרי שמע שונים מזוהים 1. כל אחת מהשערות באוזן הפנימית שלך מתחדדות מהבסיס לקודקוד כך שהקודקוד מתחיל להיות מגורה על ידי תדרים נמוכים, אך הבסיס מתחיל להתעורר רק על ידי תדרים גבוהים יותר 2.

כל סיב עצב שמיעה הוא למעשה מקבץ של עצבים הפועלים יחד בתדרים שונים כדי ליצור אות מורכב יותר. התוצאה היא מספר אותות מקבילים המתפרשים כאות מורכב (בתדר גבוה).

להלן תרשים פשוט המראה כיצד אותות בתדר נמוך יכולים להתמזג כדי ליצור תדר נראה גבוה יותר.


כמה בעלי חיים יכולים להגיב לקול בטווח המיקרו שניות. הם חושבים שזה באמצעות קבוצות גדולות של נוירונים העובדים במקביל. ואכן, מילימטר מעוקב אחד יכול להכיל 50,000 נוירונים / קולטנים רבים.

ref:https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2006422

עטלפים מדדי אקו הם מודלים רבי עוצמה לחקירת המנגנונים הבסיסיים של עיבוד זמני שמיעתי, שכן הם מראים דיוק של מיקרו-שניות בהבחנה בתזמון של אירועים אקוסטיים. עם זאת, הבסיס העצבי לאפליה שמיעה במיקרו שניות של עטלפים חמק מחוקרים במשך עשרות שנים. בשילוב של הקלטות חוץ-תאיות בקוליקלוס התחתון של המוח התיכון (IC) ומודלים מתמטיים, אנו מראים שדיוק של מיקרו-שניות ברישום אירועי גירוי נוצר כתוצאה מירי עצבי סינכרוני, המתגלה באמצעות שונות עם חביון נמוך של פוטנציאלים של שדה חוץ-תאי המתעוררים בגירוי (EFPs, 200-600 Hz ). הדיוק הזמני של ה- EFP עולה עם מספר הנוירונים היורים בסינכרון. יתר על כן, קיים קשר פונקציונאלי בין הדיוק הזמני של ה- EFP לבין המאפיינים הספקטרו -זמניים של קריאות האקולוקציה. בנוסף, EFP יכול למדוד את הפרש הזמן של צמדי שיחות-הד מדומים של הד עם דיוק של מיקרו-שניות. אנו מציעים כי ירי סינכרוני של אוכלוסיות נוירונים יפעל במינים מגוונים כדי לתמוך בניתוח זמני ללוקליזציה שמיעתית ועיבוד קול מורכב.

אם תחפש "מיקרו שניות שמיעתית" זה המדד שבו נלמד המדע, כך שתמצא שם הרבה תוצאות.


גירוי אופטוגנטי של מסלול השמיעה למחקר ולתותבות עתידיות

גירוי אופטוגנטי של מסלול השמיעה מבטיח הזדמנויות מחקר חסרות תקדים והתקדמות מהותית לשיקום השמיעה.

כדאיות ורזולוציית תדירות משופרת של גירוי אופטוגנטי של השבלול הודגמו במכרסמים.

נותרו מאמצים גדולים לפיתוח אופטוגנטיקה יעילה, אמינה ובטוחה, כמו גם טכנולוגיית גירוי אופטי.

הצליל מקודד על ידי נוירונים של גנגליון ספיראלי (SGN) באיבר השמיעה, השבלול, עם רזולוציה זמנית, ספקטרלית ועוצמתית רבה. כאשר השמיעה נכשלת, גירוי חשמלי על ידי תותבות מושתלות יכול לשקם חלקית את השמיעה. גירוי אופטי מבטיח התקדמות בסיסית של שיקום השמיעה על פני תותבות חשמליות מאחר שניתן למקד את האור בצורה נוחה ולכן עשוי לשפר באופן דרמטי את רזולוציית התדרים של קידוד הקול. שילוב של מניפולציה אופטוגנטית של נוירונים עם טכנולוגיית גירוי אופטי חדשנית מבטיחה דפוסי גירוי מרחב -זמניים במערכת השמיעה. לכן, לשימוש בגירוי אופטי של SGNs יש גם פוטנציאל רב למחקר שמיעתי. כאן, אני סוקר את ההתקדמות האחרונה בגירוי אופטוגנטי של מערכת השמיעה והפוטנציאל שלה ליישום עתידי במחקר ושיקום שמיעה.


מהם נוירונים מעוררים

נוירונים מעוררים הם הנוירונים בקליפת המוח המעורבים בהעברת דחפים עצביים באמצעות נוירוטרנסמיטורים מעוררים כגון חומצה גלוטמית. לנוירוטרנסמיטורים המעוררים יש תפקיד חשוב בפתיחת תעלות הנתרן על הנוירון הפוסט-סינפטי, הגורם לזרימת יוני נתרן, מה שהופך את פנים התא פחות שלילי. זה מקל על דפולריזציה של התא הפוסט-סינפטי. דפולריזציה זו ידועה גם כפוטנציאל פוסט -סינפטי מעורר (EPSP).

שני סוגי הנוירונים המעוררים במוח מורכבים מנוירונים פירמידליים ותאי כוכבים קוצניים.

    נוירונים פירמידליים - אלו הם סוג של נוירונים רב קוטביים המשמשים כיחידות העירור העיקריות של מערכת הקורטיקוספינלית וקליפת המוח הפרה-מצחית של מוח היונקים. תאים אלו מופיעים גם בהיפוקמפוס ובאמיגדלה מלבד קליפת המוח.

איור 1: GFP המבטא תא פירמידה בקליפת העכבר


ויסות ותפקוד של תאי סמל עצביים לביים ☆

אריאדנה גדור נבארו-אראגאל,. כריסטיאנה רוהרברג, במודול עיון במדעי ביו-רפואה, 2018

NCCs פולשים לקשתות הלוע (PAs) ו- OFT

קבוצת משנה של NCCs הגולגולת מאכלסת את הקשתות הלוע (PAs), סדרה של בליטות זמניות וחולפות המתפתחות על פני השטח הרוחביים של הראש העובר באמצע ההריון באופן תוחם-זנב ותורמות לשלד, לשרירים, לרצועות, תאי שריר חלק כלי הדם (SMC) ובלוטות הראש והצוואר (Grevellec and Tucker, 2010). NCCs גולגולתי פרה-אוטי מתפרקים מהמעוינים הזוגיים של המוח האחורי. ה-NCC שמקורם במעוין 2 נודדים לזוג ה-PA הראשון (זרם ה-NCC הגולגולתי הראשון), ואילו אלו שמקורם ב-Rhombomere 4 נודדים לזוג ה-PA השני (הזרם השני של ה-NCC הגולגולתי). לעומת זאת, NCCs פוסט-אוטיים שמקורם במעוינים 6 ו -8, כלומר ברמת האוטוציסט עד לסומיט השלישי, נודדים לצמדי הרשות III, IV ו- VI וכן ל- OFT ( איור 1 ). אלה NCCs פוסט-אוטיקה מהווים את זרם ה- NCC הגולגולתי השלישי, המכונה לרוב NCCs הלב (טבלה 1).

איור 1. נדידת לב NCC והתמיינותם ל- SMC כלי דם בעובר העכבר המוקדם. (A – C) ייצוג סכמטי של תכונות אנטומיות הרלוונטיות לנדידה NCC לבבית ב- E9.5 (B) ו- E10.5 בעכבר (C). האזורים המסודרים מייצגים ייצוגי הגדלה גבוהים יותר של אזור ה-PA, המכיל את צמדי ה-PAA I ו-II ואת זוג ה-PAA III היוצר ב-E9.5, ואת צמדי ה-PAA III, IV ו-VI ב-E10.5. NCCs לבבי (ירוק) להמציא מהצינור העצבי (אפור) ולפלוש לאזור הרשות (B). ב- E10.5, SMCs נקשרו לאבי העורקים הגביים (DA) והחלו להשקיע את ה- PAA (SMC הקשור ל- DA מוצג ב- כחול בהיר ו-SMC הקשורים ל-PAA ב כחול כהה) (ג). רק SMC הקשור ל- PAA נגזר מ- NCC. (D ו- E) צביעה מלאה של הרשות ואזורי הלב של E9.5 Wnt1-CreRosa Yfp (C) ו-E10.5 עוברי עכברים מסוג wildtype (D) עבור NCCs (YFP, ירוק), ECs (PECAM1, אָדוֹם) ו- SMC (SM22a, כחול). שים לב כי ECs לתרום נימים, DA ו- PAAs ואת אנדוקרדיום. (ד) ב-E9.5, NCCs (ירוק) מבצעים דה-למינציה מהצינור העצבי, זרם ה-NCC הראשון והשני (גולגולתי) נודדים אל זוג ה-PA הראשון והשני, ואילו זרם ה-NCC הלבבי השלישי נודד אל זוג ה-PA III (האזור המתואר בנקודות) וה- OFT של הלב ( ח). (E) ב- E10.5, ה- PAAs III, IV ו- VI (אָדוֹם) נוצרו וקשורים ל-SMCs שמקורם ב-NCC לבבי (כָּחוֹל). סרגל קנה מידה: 100 מיקרון.

שולחן 1 . מקור ותפקוד של זרמי NCC

מקור צינור עצבי (מיקום ציר הגוף)זרםיַעַדפוּנקצִיָה
רומבומר 2 (פרה-אוטי)NCC הגולגולת הראשונהזוג PAA Iפיתוח שלד ופנים
Rhombomere 4 (פרה-אוטי)NCC גולגולתי שניזוג PAA IIפיתוח שלד ופנים
מעוינים 6-8 (פוסט אוטיק, עד סומי שלישי)שלישי/לבבי NCCPAA זוגות III, IV, VI
לְעִתִים קְרוֹבוֹת
שיפוץ PAA
שיפוץ OFT

קיצורי מילים: NCC, תא סמל עצבי PAA, עורק קשת הלוע לְעִתִים קְרוֹבוֹת, מערכת יצוא.

ל-NCC פרה-אוטי ופוסט-אוטי יש פונקציות שונות. בעוד שה- NCCs הגולגולת הפרה-אוטית המאכלסים את ה- PAs I ו- II מקדמים התפתחות שלד וגם מעוררים נוירונים וגליה, ה- NCCs הלב-פוסט-אוטי המאכלסים את זוגות הרשות III, IV ו- VI, יוצרים SMCs כלי דם ברשות הפלסטינית ו OFT ולגרום לשיפוץ כלי דם (טבלה 1). NCCs הקשורים לכלי הדם בזוגות הרשות הפלסטינית III, IV ו- VI הם האוכלוסייה הידועה ביותר כ- NCCs הלב, אך תוארו גם כ- NCCs הלועיים, מכיוון שהם נודדים לרשות הפלסטינית ול- OFT לאחר שנעצרו לראשונה ב רכס circumpharyngeal, מבנה בצורת קשת הממוקם גב אל חלל קרום הלב (Kuratani and Kirby, 1991). מחלות לב הלב נשארות במיקום זה בעוד שהזוגות הרשות הפלסטינית III, IV ו- VI נוצרות, אך כאשר חלל לב הלב מתרחק, NCCs יוצאים מהרכס הלועי כדי לאכלס את זוגות הרשות וה- OFT.


גירוי אופטוגנטי של מסלול השמיעה

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, סטארנברג, גרמניה. 6 המעבדה למדעי המוח המולקולריים והתאיים, המחלקה לביולוגיה התפתחותית ומדעי המוח, בית הספר לתואר שני במדעי החיים של אוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגות, בית הספר לרפואה לתואר שני Duke-NUS, סינגפור. 9 המרכז לקונטומיקה פונקציונלית, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 המרכז למיקרוסקופיה ננומטרית ופיזיולוגיה מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת התכתבות אל: טוביאס מוסר, InnerEarLab, המחלקה לאף אוזן גרון ומרכז מחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרט, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו לעבודה זו באותה מידה.

מצא מאמרים מאת הרננדז, ו 'ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 ברנשטיין פוקוס לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעתיות, המחלקה לרפואת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, סטארנברג, גרמניה. 6 המעבדה למדעי המוח המולקולריים והתאיים, המחלקה לביולוגיה התפתחותית ומדעי המוח, בית הספר לתואר שני במדעי החיים של אוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגות, בית הספר לרפואה לתואר שני Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביופיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 המרכז למיקרוסקופיה ננומטרית ופיזיולוגיה מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדה נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלנק לרפואה ניסיונית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחברים: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, המחלקה לרפואת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעתיות, המחלקה לרפואת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 המעבדה למדעי המוח המולקולריים והתאיים, המחלקה לביולוגיה התפתחותית ומדעי המוח, בית הספר לתואר שני במדעי החיים של אוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדה נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלנק לרפואה ניסיונית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחברים: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, המחלקה לרפואת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעתיות, המחלקה לרפואת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 המרכז למיקרוסקופיה ננומטרית ופיזיולוגיה מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדה נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלנק לרפואה ניסיונית, גטינגן, גרמניה.

כתובת התכתבות אל: טוביאס מוסר, InnerEarLab, המחלקה לאף אוזן גרון ומרכז מחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחברים: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Jeschke, M. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Mendoza Schulz, A. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Bartels, M. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Garnham, C. בתוך: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Fukazawa, Y. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת אוגוסטינוס, ג ': JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Bamberg, E. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה.11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Salditt, T. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת de Hoz, L. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

מצא מאמרים מאת Strenzke, N. ב: JCI | PubMed | Google Scholar

1 InnerEarLab, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 2 מיקוד ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 3 קבוצת פיזיולוגיה של מערכות שמיעה, מחלקת אף אוזן גרון, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 4 המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 5 MED-EL, אינסברוק, אוסטריה ו- MED-EL גרמניה, Starnberg, גרמניה. 6 מעבדה למדעי המוח המולקולרית והתאית, המחלקה לביולוגיה והתפתחותית מדעית, בית הספר לתואר שני במדעי החיים באוניברסיטת טוהוקו, סנדאי, יפן. 7 המחלקה לאנטומיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, בית הספר לרפואה, אוניברסיטת נגויה, נגויה, יפן. תוכנית 8 במדעי המוח והפרעות התנהגותיות, בית הספר לרפואה לתארים מתקדמים Duke-NUS, סינגפור. 9 מרכז לקונומיקים פונקציונליים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה, סיאול, הרפובליקה של קוריאה. 10 המחלקה לכימיה ביו-פיזיקלית, מכון מקס פלאנק לביופיזיקה, פרנקפורט, גרמניה. 11 המחלקה לנוירולוגיה, המרכז הרפואי האוניברסיטאי גטינגן, גטינגן, גרמניה. 12 מרכז למיקרוסקופיה ננו -פיסיולוגית מולקולרית של המוח, אוניברסיטת גטינגן, גטינגן, גרמניה. 13 מעבדת נוירופיזיולוגיה קוגניטיבית, המחלקה לנוירוגנטיקה, מכון מקס פלאנק לרפואה ניסויית, גטינגן, גרמניה.

כתובת כתובת: Tobias Moser, InnerEarLab, המחלקה למרכז אף אוזן גרון ומחקר שיתופי 889, המרכז הרפואי של אוניברסיטת גטינגן, 37099 גטינגן, גרמניה. טלפון: 49.551.39.8968 פקס: 49.551.3912950 דואר אלקטרוני: [email protected]

הערת מחבר: אנה גרת, קירסטן רויטר וז'יזי ג'ינג תרמו במידה שווה לעבודה זו.

פורסם ב-10 בפברואר 2014 - מידע נוסף

תותבות שמיעה יכולות לשחזר חלקית את הבנת הדיבור כאשר השמיעה נכשלת. קידוד קול עם תותבות נוכחיות מבוסס על גירוי חשמלי של נוירונים שמיעתיים ויש לו רזולוציית תדרים מוגבלת עקב התפשטות זרם רחבה בתוך השבלול. לעומת זאת, גירוי אופטי יכול להיות מוגבל במרחב, מה שעשוי לשפר את רזולוציית התדר. כאן, השתמשנו במודלים של בעלי חיים כדי לאפיין גירוי אופטוגנטי, שהוא גירוי אופטי של נוירונים שהונדסו גנטית כדי לבטא את תעלת היונים מגודר האור Channelrhodopsin-2 (ChR2). גירוי אופטוגנטי של נוירונים של גנגליון ספיראלי (SGN) הפעיל את מסלול השמיעה, כפי שהודגם על ידי הקלטות של תגובות נוירונים בודדים ואוכלוסייה עצבית. יתר על כן, גירוי אופטוגנטי של SGN משחזר פעילות שמיעה בעכברים חרשים. קירוב של ההתפשטות המרחבית של עירור שבלול על ידי רישום פוטנציאלים מקומיים של שדה (LFPs) בקוליקולוס התחתון בתגובה לגירויים אופטיים, אקוסטיים וחשמליים על סף העל הצביע על כך שגירוי אופטוגנטי משיג רזולוציית תדר טובה יותר מאשר גירוי חשמלי מונופולרי. ביטוי בתיווך וירוסים של גרסת ChR2 עם רגישות לאור גבוהה יותר ב- SGNs הפחית את כמות האור הנדרשת לתגובות ואיפשר זינוק עצבי בעקבות גירוי עד 60 הרץ. המחקר שלנו מדגים אסטרטגיה לגירוי אופטוגנטי של מסלול השמיעה במכרסמים ומניח את הבסיס ליישומים עתידיים של אופטוגנטיקה שבלול במחקר שמיעתי ותותבות.

שתל השבלול החשמלי (CI) נחשב לנוירופרוטזה המוצלחת ביותר. מושתלים ביותר מ-200,000 נבדקים לקויי שמיעה ברחבי העולם, CIs מאפשרים הבנת דיבור פתוחה אצל רוב המשתמשים (1-6). CIs הפכו גם לכלי חשוב במחקר שמיעתי (2), מכיוון שהם עוקפים את האיבר החושי הבלתי מתפקד של קורטי בשבלול באמצעות גירוי חשמלי ישיר של נוירונים של גנגליון ספיראלי (SGN). במקרים בהם עצב השמיעה (AN) אינו מתפקד או נעדר (למשל, לאחר ניתוח גידול), ניתן לבצע גירוי חשמלי של גרעין השבלול על ידי שתלי גזע מוח שמיעתי, אם כי הוא משיג בתדירות נמוכה יותר הבנת דיבור פתוחה (7).

CIs והשתלת גזע מוח שמיעתי מבוססים על קידוד קול חשמלי. גירוי חשמלי גורם להפעלה סביב "המיקום הטונוטופי" של מגע אלקטרודה ספציפי בגרעין השבלול או השבלול, בהתאמה. CIs משתמשים בדרך כלל ב-1-2 תריסר מגעי אלקטרודות, ועושים שימוש מוגבל בכ-30,000 SGNs בהזמנה טונוטופית, שבדרך כלל מבצעים דגימה עדינה של מידע שמיעתי ספציפי לתדר. השדה החשמלי הנרחב סביב מגע אלקטרודה (8) מוביל לקריסת צלב (9) ומצמצם עוד יותר את מספר תעלות התדרים הבלתי תלויות (10, 11). ניתן לשפר את רזולוציית התדר באמצעות גירוי רב קוטבי על חשבון צריכת חשמל גבוהה יותר (12, 13) או גירוי תוך עצבי (לפחות בבעלי חיים) (14). קידוד חשמלי מוגבל גם לעוצמת הצליל, עם טווח דינמי פלט בדרך כלל מתחת ל -20 dB (5, 15). לפיכך, שיפור הרזולוציה של תדר ועוצמה של קידוד קול על ידי תותבות שמיעה הוא מטרה מרכזית לשיפור שיקום השמיעה. הפעלה מוגבלת מרחבית של נוירונים שמיעתיים על ידי אור מבטיחה רזולוציית תדרים מוגברת. ואכן, ניסויים אחרונים בבעלי חיים הצביעו על רזולוציית תדר מעולה של גירוי שבלול עם אור אינפרא אדום (16-18). עם זאת, דרישת האנרגיה לגירוי אינפרא אדום (15 מיקרוגרם לדופק לגירוי תוך -כימי 18) עולה בהרבה על זו של CIs חשמליים חד -קוטביים (0.2 מיקרוגרם לדופק 19), ומגבילה את התועלת המעשית של אסטרטגיות אופטיות לשיקום שמיעה תותבת.

כאן, השתמשנו ב-Channelrhodopsin-2 (ChR2) (20) עם אור מיקרוביאלי כדי להפוך SGNs רגישים לאור. ChR2 הוא תעלת קטיון (מוליך פסיבי) מאופיינת היטב מבחינה ביו-פיזית (20 - 23) ומבנית (24) עם מוליכות נמוכה (20). היצירה והיישום הניסיוני של גרסאות ChR2 בעלות תכונות שונות חוללה מהפכה במדעי החיים ("אופטוגנטיקה", שנסקרה בשפרים 25, 26) ויצרה אפיקים חדשים לטיפולים רפואיים כמו אלו שמטרתם להחזיר את הראייה (27-30). במחקר הנוכחי, בדקנו את היתכנות הגירוי האופטוגנטי של נוירונים שמיעים במכרסמים. השתמשנו בעכברים מהונדסים (31, 32) ובעכברושים (29) המבטאים ChR2 מתחת ל- 1.2 שלך מקדם בנוירונים שמיעתיים וגרסת ה- ChR2 בתיווך הנגיף הקשור ל- adeno (AAV בתיווך) CatCh (33) ב- SGN. אנו מדגימים הפעלה אופטוגנטית של SGNs (cooptlear optogenetics) על ידי תגובות גזע המוח השמיעתיות (oABR), אינטראקציה של גירוי SGN אופטוגנטי ואקוסטי, פעילות SGN יחידה מעוררת אור ופוטנציאל שדה מקומי (LFPs) שנרשמו בקולקולוס הנחות (IC ). באמצעות הקלטות IC, אנו מצביעים על רזולוציית תדרים משופרת עם גירוי אופטוגנטי בהשוואה לזה שהושג עם גירוי חשמלי חד -קוטבי, ממצא המבטיח הזדמנויות רבות למחקר שמיעתי והתקדמות עתידית בשיקום השמיעה עם CI.

גירוי אופטוגנטי של עצב השמיעה. עכברים מהונדסים (32) הביעו ChR2-YFP בסומטה (איור 1A והוספה) כמו גם באקסונים ההיקפיים (איור 1B) והמרכזיים (איור 1A) של כמעט כל ה-SGNs. בתוך השבלול, ביטוי ChR2 היה מוגבל ל- SGNs, כך שניתן לייחס בבטחה פעילות שמיעה שעוררה אופטיוגנטית ל- SGN ולא לגירוי תאי שיער (איור 1 ב).

הפעלה אופטית של מסלול השמיעה ב ChR2 עכברים מהונדסים. (א) ביטוי ChR2-YFP ב- SGNs בקטע של שבלול עכבר שלם בעקבות תיוג חיסוני GFP ותיוג phalloidin-AF-568 של אקטין. סרגל קנה מידה: 500 מיקרון. שיבוץ: SGN במחיר של NF200 ו- GFP, החץ מצביע על SGN חיובי ל- GFP עם מורפולוגיה דו קוטבית אופיינית. סרגל קנה מידה: 20 מיקרומטר. (ב) ChR2-YFP מתבטא בנויריטים היקפיים של SGNs המקרינים ל- IHCs (סיבים רדיאליים) אימונו-סימון ל- GFP ולפרבלבומין (תאי שיער חיצוניים ותאי שיער פנימיים שאינם כלולים בהקרנה זו של חלקים קונפוקליים). סרגל קנה מידה: 20 מיקרומטר. (ג) מקום כירורגי טיפוסי המשמש לגירוי אופטי גירוי רטרו-אוריקולרי דרך האוזן התיכונה אל שבלול השבלול וציוני דרך. סרגל קנה מידה: 1 מ"מ. (ד) בדיקה μLED. באמצעות מיקרומניפולטור, נימי זכוכית שימשו למיקום ה- μLED על הקוקליאוסטומיה. סרגל קנה מידה: 1 מ"מ. הבלעה מראה מבט פנימי של משטח הפליטות LED המואר 200 מיקרומטר. (ה) aABRs לפני (שחור) ואחרי (cochleostomy) (אדום). הלוח השמאלי: ממוצע גדול של תגובות ל -1,000 קליקים ב- 80 dB SPL (שווה ערך לשיא), הוחל על 10 הרץ. חלונית ימנית: סף aABR ללחיצות והתפרצויות צלילים של 12 קילו-הרץ (נ = 11 עבור שני הלוחות *פ < 0.001, סטודנט מזווג ט מִבְחָן). (ו) נציג oABRs בתגובה לגירוי LED LED מלבני של 5 ms בעוצמה של 4 mW/mm 2 ו -1 הרץ (ממוצע של 56 ניסויים). (ז) EABRs נציג בתגובה לגירוי עם זרמי 900 μA ב -20 הרץ באמצעות אלקטרודות טונגסטן מבודדות זכוכית (אחת ממוקמת בפנים ואחת מחוץ לממוצע של שבלול של 200 ניסויים).

הקמנו אופטוגנטיקה שבלול בעכברי ChR2 בני 4 עד 20 שבועות באמצעות דיודות פולטות אור (LED) (איור 1D) או לייזרים מצמדים לסיבים עבור אסטרטגיות שונות של גירוי אור כחול. באמצעות גישה רטרו-אוריקולרית לאוזן התיכונה, או שפתחנו חלון קטן בקפסולת השבלול (גירוי טרנס-קוכליארי, קוטר שבלול של 1 מ"מ איור 1C וראה שיטות), או שהכנסנו את פולט האור לתוך ה- scala tympani דרך החלון העגול (intracochlear). גְרִיָה). בדקנו לראשונה את ההפעלה של מסלול השמיעה על ידי גירוי אקוסטי, אופטוגנטי וחשמלי באמצעות הקלטות בקרקפת של תגובות אוכלוסיות עצביות (ABRs: פוטנציאל הבדל ממוצע בין קודקוד ואלקטרודת מחט מאסטואיד ביחס לאדמה, ABRs אקוסטיים [aABRs]: בממוצע 1,000 ניסויים, oABRs ו- ABRs חשמליים [eABRs]: בממוצע 100 ניסויים בהתאמה). בשל ניתוח האוזן התיכונה וקוקליאוסטומיה, ה- aABR נפגעו קלות (איור 1 ה), כפי שמודגם על ידי המשרעת המופחתת של aABR הסופר -העל והגבהה של סף השמיעה (20-30 dB, נ = 11, פ & lt 0.001 של סטודנט מזווג ט מִבְחָן). oABRs (איור 1F) נבדלו מ- aABRs (שעוררו 80 קליקים dB) בצורת גל, מספר גלים ומשרעת והיו דומים יותר ל- eABRs (איור 1G, איור 2 משלים ו- ref. 34 חומר משלים זמין באינטרנט במאמר זה doi : 10.1172/JCI69050DS1). זה עשוי לשקף גיוס של יותר SGNs וסינכרון גבוה יותר של ירי (ראה להלן) הנגרם על ידי גירוי אופטוגנטי לעומת אקוסטי. oABRs ניתן להשיג על ידי כל פרוטוקולי הגירוי האופטי (תגובות שתל μLED תוך -כימי או סיבים אופטיים בעכברי ChR2 המוצגים באיורים 1 ו -2). יתר על כן, oABRs נבעו בהצלחה על ידי גירוי טרנסכוכליארי ב ChR2 חולדות מהונדסות, שהראו ביטוי של ChR2-Venus לאורך הגנגליון הספיראלי (איור משלים 6).

ה-oABRs נראו ספציפיים להפעלה בתיווך ChR2 של SGNs. לא זיהינו oABRs בתגובה לקרינה טרנסכוכלירית של 4 mW/mm 2 בעכברים מסוג א) (איור 2 א) או בעכברי ChR2 כאשר (ב) אור הוקרן על השבלול שלם (איור 2 ב) (ג) SGN הדור הפוטנציאלי לפעולה נבלם על ידי החלת לידוקאין חוסמי תעלות הנתרן (איור 2 ג) או טטרודוטוקסין (TTX) (איור 2 ד) לקוקליאוסטומיה או (ד) כאשר עכברים הוקרבו (איור 2 ה). יתר על כן, oABRs לגירוי LED טרנסכוכליארי נמשכו לאחר ניתוק עצב הפנים (איור 2F). מצאנו כי oABRs שונים בין בעלי חיים במשרעת (למשל, איור 2) ובצורה, אך ניתנים לשחזור בתוך אותה הקלטה (איור 10 משלים). אנו מייחסים הטרוגניות זו להבדלים בגודל ובמיקום השבלול, במיקום ובכיוון של מכלול עדשות ה-LED, במיקום האלקטרודה ובביטוי של ChR2 ב-SGNs.

ספציפיות של oABRs להפעלה בתיווך ChR2 של מסלול השמיעה. (א) אין oABRs בהקרנה של אור על השבלול של עכבר מסוג פראי. (ב) אין oABRs עם הקרנת אור על השבלול לפני השבלול של א ChR2 עכבר מהונדס (חפצי גירוי נעדרים בגלל מיקום זהיר של הכבלים המחוברים לאלקטרודות המחט) ו-oABRs הקיימים לאחר שבלול. (ג ו ד) oABRs לפני ואחרי הנחת מיני-gelfoam המכיל לידוקאין חוסם תעלות נתרן (ג, 20 דקות של מריחת gelfoam) או TTX (ד63 דקות של מריחת ג'ל קצף) על השבלול. (ה) אובדן oABRs המעוררים על ידי הקרנת אור על הקוכליאוסטומיה (עכבר ChR2) לאחר הקרבה עם מנת יתר של קטמין (כפי שניתן להבחין באק"ג קו אפס). (ו) oABR של עכבר ChR2 לפני ואחרי ניתוק עצב הפנים (CN VII). הבלעה מראה את האלקטרומיוגרם בפנים מעורר אור (EMG), לפני ואחרי ניתוח של העצב. גירוי: LED כחול באור כחול 4 mW/mm2 בזמן המצוין ב- 1 הרץ 50 ניסויים לכל הלוחות.

לאחר מכן, חקרנו הפעלה אופטוגנטית של SGNs בודדים (איור 3A) והתפשטות רצופה של האות לנוירונים של גרעין השבלול (איור 3B) בעכברי ChR2. למטרה זו, הקמנו גירוי לייזר של השבלול השמאלי באמצעות סיב אופטי פלסטי בגודל 250 מיקרומטר שהונח על שבלול קטן. לאחר אישור גירוי אופטוגנטי יעיל על ידי הקלטת oABRs, נסענו במיקרואלקטרודה מזכוכית לעבר תעלת השמיעה הפנימית, שם נכנסים ה- SGNs לגרעין השבלול עם עומק חדירה של לפחות 1,000 מיקרון. בעוצמות הארה גבוהות (22 mW), צפינו בפעילות ספייק מונעת אופטוגנטית של נוירונים בודדים בתשעה נוירונים בשלושה ניסויים מוצלחים, בעוד שעשרים ושבעה נוירונים נוספים הראו ירי ספונטני, אך ללא תגובות מעוררות אור. בנוירונים המגיבים, כל דופק אור בדרך כלל עורר פוטנציאל פעולה אחד או שניים, ורק שני נוירונים הראו קוצים מרובים. כשלים נצפו רק בשלושה נוירונים, שהראו זינוק ספונטני נוסף. שישה נוירונים הראו חביון ספייק ראשון קצר (4.8 ± 0.3 אלפיות השנייה מתחילת האור, ו-4.6 ± 0.3 אלפיות השנייה כאשר לא כולל נוירון אחד עם ירי ספונטני), שאנו מציעים לייצג SGNs. מצאנו שונות מאוד נמוכה מניסוי לניסוי של תזמון הספייק הראשון (0.08 ± 0.06 אלפיות השנייה ללא מול 0.40 ± 0.03 אלפיות השנייה עם הכללת הנוירון הפעיל באופן ספונטני). לשם השוואה, אנו מדווחים על תגובות SGN לגירויים אקוסטיים קצרים (קליק), שהראו חביון ספייק ראשון ממוצע של 3.2 ms ± 0.9 ms (פ & lt 0.01 להשוואה עם גירוי אופטוגנטי), עם שונות ממוצעת בין ניסוי למשפט של 0.7 ± 1.0 ms 2 (פ < 0.02 להשוואה עם גירוי אופטוגנטי, כאשר כוללים את ChR2 SGNs עם ירי ספונטני) בסט שונה של ניסויים בעכברי C57Bl/6 מסוג פרא. לשלושה נוירונים אחרים היה חביון ספייק ראשון ארוך יותר (13.2 ± 1.6 אלפיות השנייה) ומשתנה יותר (2.4 ± 0.9 אלפיות השנייה) מונעת אופטוגנטית וכנראה מייצגים נוירונים של גרעין שבלול. לסיכום, ממצאים אלה מוכיחים שאופטוגנטיקה שבלול מפעילה את מסלול השמיעה.

הקלטות מיקרואלקטרודות של נוירונים בודדים של מסלול השמיעה חושפות הפעלה על ידי אופטוגנטיקה של השבלול. (א) השהיות קצרות יחסית ואמינות גבוהה להפליא ודיוק זמני של ספייק של נוירונים בודדים ליד תעלת השמע הפנימית, המייצגים כנראה SGNs בתגובה לגירוי אור לייזר תוך שבלול. oABRs שנרשמו בו זמנית מוצגים מעל עקבות הנוירונים הבודדים הקשורים. לוח תחתון: היסטוגרמות זמן לאחר גירוי של מספר נוירונים, מובחנים על ידי ערכי גווני אפור. (ב) תגובות נוירונים בודדות שנתקלו בחלקו האחורי של הגרעין השבלול, המציגות חביון מעט ארוך יותר, אמינות נמוכה יותר וריחוד מוגבר, המייצגות ככל הנראה נוירונים עיקריים. לוחות עליונים: oABR תואם ממוצע וניסויים בודדים עם תגובות של נוירון בודד. לוח תחתון: PSTH של נוירונים עיקריים משוערים של הגרעין השבלולי. PSTH, היסטרוגרמת זמן פריסטימולוס.

אופטוגנטיקה של שבלול: מיסוך של תגובה אקוסטית והתפשטות עירור השבלול. בדקנו האם דה-פולריזציה של SGNs עקב הפעלת ChR2 תהפוך אותם לעמידים בפני שידור סינפטי מעורר קול מתאי שיער פנימיים (IHCs). מיסוך מסוג "אור על טון" כזה (17) יחזק עוד יותר את ההפעלה של מסלול השמיעה העולה על ידי אופטוגנטיקה שבלול ויכול לספק הערכה ראשונה של התפשטות עירור שבלול הנגרם מאור. לאחר החרשת האוזן הנגדית (ראו שיטות) של עכברי ChR2, ביצענו קוכליאוסטומיה ומיקמנו את ה- µLED באמצעות oABR ככתב לגירוי אופטוגנטי יעיל. לאחר מכן הקלטנו aABRs בהיעדר ובנוכחות של המסגר האופטוגנטי. כדי לאפשר זיהוי בטוח של aABR למרות ההבדל הגדול במשרעת oABR ו- aABR (איור 1), התחלנו את הגירוי האופטי 20 אלפיות השנייה לפני פרץ הטון (איור 4 א). שמרנו על הגירוי האופטוגנטי במשך סך של 40 אלפיות השנייה והשתמשנו בקרינה של 4 מגוואט/מ"מ 2 על מנת להשיג דפולריזציה מספקת של SGNs למרות אי -הפעלה חלקית של ChR2 (איור 8 והפניה 20). aABRs היו מוסווים על ידי גירוי אופטוגנטי של SGNs באופן תלוי תדר: נדרשו רמות לחץ קול גבוהות יותר כדי לעורר aABRs הניתנים לזיהוי ב -8 ו -12 קילוהרץ (נ = 4 פ & lt 0.05 זוגות סטודנטים ט מבחן איור 4 ב), אך לא ב -4 או 16–32 קילוהרץ (פ > 0.05 סטודנטים מזווגים ט מִבְחָן). עם זאת, גירוי אופטוגנטי לא ביטל במלואו את ה- aABRs, שיכול, עקרונית, לשקף את התרומה של אוזן ניגודית חירשת לחלוטין, ביטוי ChR2 נמוך או נעדר בתת -קבוצה של SGNs (חסר או חסר דפולריזציה על ידי הפעלת ChR2), או התפשטות רחבה יותר של עירור האקוסטית לעומת התגובה האופטוגנטית.

אינטראקציה של גירוי שבלול אופטוגנטי ואקוסטי. (א) בעקבות קוכליאוסטומיה קפדנית ומיקום של μLED, ספים אקוסטיים קבועים ומסיכות אור נאמדו על ידי יישום התפרצויות צלילים ברמות לחץ קול שונות (SPL) ותדרים בהעדר גירוי אופטי (שחור) או לאחר הפסקת oABR שהתרחש בתחילתו של גירוי אור נלווה של 40 אלפיות השנייה (אדום). (ב) ממוצע אאודיוגרמה ממוצע של ארבעה עכברים cochleostomized (הסף הטוב ביותר לא יעלה על 70 dB) בהעדר (שחור) ונוכחות (אדום) של עליית סף אור במקביל על אור מצביע על מיסוך עקב גירוי אופטוגנטי קודם של אותה אוכלוסיית נוירונים. (ג) טומוגרפיה של שבלול עכבר מושתל המבוסס על ניגודיות פאזה בקו קונוס בקו רנטגן במעבדה קומפקטית והליך שחזור שלב מהיר. מבנים גרמיים חולקו באופן אוטומטי את הממברנה הבזילרית (ירוק), התעלה של רוזנטל (כחול) והשבלול (אפור) אותרו עם פילוח חצי אוטומטי. עקומת שיפוע הותקנה על הממברנה הבזילרית ושימשה לזהות את מיקומה של השבלול ביחס למפה הטונוטופית של השבלול (ד, שונה מ-Ref. 36). ראה שיטות לתיאור נוסף. (ה) מיסוך אור-על-טון הוערך כשינוי במשרעת aABR P1 – N1 עם גירוי סימולטני של μLED.

טווח התדרים בו נצפה מיסוך קל של aABRs עלה בקנה אחד עם המיקום הטונוטופי של השבלול, כפי שזוהה על ידי טומוגרפיה של ניגודיות שלב-רנטגן ברזולוציה גבוהה (הפניה 35, איור 4C, איור משלים 8 וסרטון משלים 1) . רזולוציה וניגודיות מספיקים להתחקות אחר הממברנה הבזילרית (איור 4C, הוספה). טווח התדרים שאומצה על ידי שבלול טיפוסי הוערך בכ -8-12 קילוהרץ (איור 4 ד), בהתבסס על מפת תדרים שהוקמה בעבר של שבלול העכבר (36). אנו מפרשים את הממצאים הללו כדי להצביע על כך שתאורת ה- µLED הטרנס -שכלירית שלנו אכן השפיעה על קידוד הצלילים על ידי SGNs וכי השפעה זו הוגבלה לטווח טנוטופי של פחות מאוקטבה. אנו מציינים שזה ממעיט בסלקטיביות התדר הפוטנציאלית של גירוי אופטוגנטי, מכיוון שה- μLED, פולט משטח רחב זווית, היה ממוקם במרחק של בערך 1,200 מיקרומטר מה-SGNs (סכום המרחק ממשטח ה- μLED לשבלול היה 700 מיקרון ו המרחק מהשבלול לסיבים הרדיאליים היה 500 מיקרומטר, ולא נעשה שימוש במיקוד של האור. מיסוך של "אור על טון" נצפה גם עבור aABRs גבוהים בקבוצה אחרת של ניסויים (נ = 10). ניתחנו את משרעת גל aABR 1 ומצאנו הפחתה מקסימלית כמעט פי 3 בעקבות גירוי אור (איור 4E).

לאחר מכן, הערכנו את התפשטות השבלול של עירור באמצעות הקלטות מערך רב -אלקטרודות של LFP מהגרעין המרכזי של ה- IC (ICC), המספק גישה לקלט מסודר טונוטופית של מסלול השמיעה (הפניות 37, 38 ותמונות משלימות 3 ו -4 ). הכנסנו סיב אופטי של 250 מיקרון דרך החלון העגול כ -700 מיקרומטר לתוך טימפני הסקאלה כדי לעורר את בסיס השבלול SGNs (איור 5 ודמויות משלימות 2 ו -4). גישה זו צפויה לעורר איתות SGN בטווח התדרים סביב 55 קילו-הרץ (36). לא נצפו תגובות בטווח זה עקב אובדן שמיעה הקשור לגיל (39, 40) בזן העכבר (רקע C57Bl/6) המשמש במחקר זה (איורים משלימים 4 ו -5). בניסויים מקבילים, השתמשנו בגירוי חשמלי אקוסטי ומונופולרי כדי להשוות את התפשטות העירור השבלולית בין שלוש השיטות. עוצמות הגירוי נבחרו כנמצאות על כל שיטה, כפי שנשפטו על ידי LFPs ב- IC (איור 5, B -D) ובמקביל נמדדו ABRs (איור משלים 2). בחרנו בגירוי על -פני -גבול מתוך הרציונל כי סלקטיביות מרחבית של עוצמות אלה חשובה לקידוד של אותות אקוסטיים רלוונטיים התנהגותיים רבים. איור 5 ממחיש את מקום ההקלטה באמצעות מערך רב-אלקטרודה חד-שוק המוחדר ל- ICC (איור 5 א) ומספק הקלטות LFP נציג מ -16 אנשי הקשר האלקטרודיים של המערך המראים דפוסי תגובה מרחבית-זמנית לשלושת מצבי הגירוי השונים כפונקציה של עומק (איור 5, B – D ראו איור 3 משלים לאימות היסטולוגי ול LFP). תגובות להתפרצויות טון (30 אלפיות השנייה) בתדרים משתנים שימשו למיפוי הטווח הטונוטופי של עירור שבלול ב-IC (איור משלים 4). השתמשנו במדרידי תדרים לאורך מערכים ליניאריים ורב -אלקטרודות לכיול מיקום התגובות לגירוי החשמלי והאופטי בתוך המפה הטונוטופית של ה- ICC (38). בעוד שהשוואה של התפשטות עירור בבסיס השבלול הייתה אפשרית לגירוי אופטי וחשמלי, היא לא הייתה אפשרית לגירוי אקוסטי עקב אובדן שמיעה בתדר גבוה ברוב החיות (תרשימים משלימים 4 ו-5). במקום זאת, השווינו את התגובות לגירוי אופטי וחשמלי לאלו המתעוררות על ידי פרץ טון של 31 קילו-הרץ (80 dB, 30 ms) (איור 5C).

הערכה של התפשטות עירור השבלול במהלך גירוי אופטוגנטי, אקוסטי וחשמלי עם הקלטות מערך רב -אלקטרודות ב- IC. (א) אתר כירורגי עם אלקטרודת הקלטה מוכנסת ל- ICC הנכון. SSS, סינוס סיגיטל מעולה, סינוס רוחבי CB, המוח הקטן. (בד) פרופילים מייצגים של צבע לא נכון של LFPs המעוררים על ידי אופטי (ב), אקוסטי (ג), וחשמל (ד) גירוי, מוקלט עם מערכים מרובי אלקטרודות. שים לב שהעומק המוחלט (הסדיר) שונה בין בד, כי נמצאו תגובות מקסימליות בשכבות IC שונות. קווים מקווקוים מציינים את משך הגירוי. (הפרופילים של LFPs הומרו לדפוסי CSD באמצעות הנגזרת המרחבית השנייה (42). (וח) דפוסי CSD להמחשה לאחר גירוי אופטי, אקוסטי וחשמלי, בהתאמה. כיורים משורטטים בכחול ומקורות באדום. כיורים משמעותיים מסומנים בשחור, כאשר צנטרואיד ושיא מודגשים על ידי עיגולים פתוחים בשחור ולבן. שים לב שבדרך כלל זוהו מספר כיורים לגירוי חשמלי. (אני) ייצוג סכמטי של המפה הטונוטופית של IC של עכבר (שונה מ-Ref. 37). עומק ההקלטה הממוצע (ריבועים שחורים) שבו זוהו הכיורים נרשם במיקומי אלקטרודה משוערים. A, O אקוסטי, E אופטי, גירוי חשמלי. (יל) אפיון כיורים לשלושת שיטות הגירוי השונות. אם נמצאו כמה כיורים, הכיור בעל המטען הכולל הגדול ביותר שימש לניתוח נוסף. (י) היקפים מרחביים מרביים ועומק רישום בו נמצא הכיור. (ק) שיא חביון. (ל) סה"כ תשלום נשא. הפס הירוק מציין את המטען שנשא כל הכיורים.

תגובות אופטוגנטיות (24 mW, 6 ms) (איור 5 ב) הראו כיוונון מרחבי הדומה לזה של תגובות אקוסטיות, לפיו התגובה המקסימלית נצפתה באופן החדר ביותר ב- IC (איור 5 א), כפי שניתן לצפות עם גירוי של התדר הגבוה בסיס שבלול. מצאנו שתגובות לגירוי חשמלי (פולסים דו -פאזיים, 250 פולסים של מיקרו -אורך של 80 µs משך שלב, 20 µs פער בין -שלב) (איור 5 ד) הורחבו באופן מרחבי יותר. בהתבסס על הפרופיל המרחבי של LFPs, חישבנו צפיפות מקור הנוכחית (CSDs) (איור 5, E-H ואיור משלים 4) לצורך הערכה ראשונה של התפשטות השבלול של עירור בהתבסס על פעילות IC (איור 5E), שכן אלה לאפשר לוקליזציה טובה יותר ותצפית ישירה יותר של ההתפלגות המרחבית-זמנית של הזרמים הטרנסממברניים המתעוררים (41-43). באופן כללי, ניתוח CSD מחשיב את התשומות המעוררות לאוכלוסיית נוירונים ככיורים שוטפים וזרמי החזרה הפסיביים כמקורות (42, 44). כתוצאה מכך, כימתנו את ההיקף המרחבי של שקיעת הזרם העיקרית לאורך הציר הטונוטופי של ה-IC עבור כל שלושת השיטות כמדד להתפשטות שבלול של עירור (איור 5, F-H). מצאנו הבדל משמעותי בהתפשטות ההתרגשות בין שיטות הגירוי (איור 5J, ANOVA: פ & lt 0.05). בתנאים אלה, גילינו שהתפשטות ההתרגשות לגירוי אופטוגנטי (475 ± 65.5 מיקרומטר) הייתה צרה לפחות כמו זו של גירוי אקוסטי (666.7 ± 95.7 מיקרומטר, pאופטית-אקוסטית = NS), בעוד שכצפוי, גירוי חשמלי חד -קוטבי הראה התפשטות רחבה יותר (828.6 ± 101.7 מיקרומטר, pחשמלי-אופטיוגנטי & lt 0.05). ממצא זה תואם איכותית מחקר שנערך לאחרונה על גירוי אופטי אינפרא אדום (18). נציין כי התפשטות ההתרגשות לאחר גירוי אקוסטי עם תדרי גירוי גבוהים יותר בעכברים בעלי שמיעה בתדירות גבוהה עשויה להיות צרה יותר מזו הנראית ב -31 קילוהרץ (45-47). זמני שיא הכיור היו קצרים יותר עם גירוי אופטוגנטי וחשמלי מאשר עם התפרצויות צלילים (איור 5K ANOVA, פ & lt 0.01 עמ 'אופטי-חשמלי = NS, pאופטית-אקוסטית < 0.05, pחשמלי-אקוסטי & lt 0.01). סך המטען שהועבר היה דומה לכל שיטות הגירוי (איור 5L ANOVA, פ = 0.33), המציין רמות דומות של גירוי של מסלול השמיעה.

מכיוון שגירוי אופטוגנטי עתידי יסתמך על מערכים תוך-כימיים ליניאריים של פולטות אור, ביצענו מדידות טומוגרפיות של רנטגן של האנטומיה השבלולתית בעכבר ובחולדה (איור משלים 8 וסרטון משלים 1). איור משלים 8 מציג את גודל הטימפני סקאלה כפונקציה של המרחק מהבסיס השבלול, המציין את השטח הפנוי לשתל תוך -גרעיני. באמצעות המידע האנטומי שהתקבל מטומוגרפיית רנטגן, ביצענו מחקרים תיאורטיים של פרופיל התאורה המרחבית שהופק מ-LED כחול בגודל 50 מיקרומטר (פולט למברטיאני) הפונה לדופן המדיאלית של שבלול העכבר (איור משלים 9). להערכה עליונה של התפשטות ההתרגשות השבלולית, כיוונו את קרן ה- µLED בתקשורת הסקאלה לעבר הסומאטה SGN בתעלת רוזנטל ולא כלפי הנויריטים ההיקפיים המשתלבים לאיבר קורטי (נוח לדרישת האנרגיה ורזולוציית התדר). הרוחב המלא בחצי מקסימום של קרן האור באמצע הגנגליון הסתכם ב -250 מיקרון, המקביל ל -500 מיקרון בקרום הבזילר ומצביע על עירור של בערך שליש מאוקטבה על ידי μLED יחיד. אנו מציינים כי לא הוטמעה התנהגות או התמקדות של האור, דבר שיכול לסייע עוד יותר בהגבלת התפשטות ההתרגשות במכשירים עתידיים. לסיכום, התוצאות שלנו מצביעות על אינטראקציה של גירוי אופטוגנטי ואקוסטי ברמת התגובה של האוכלוסייה והתפשטות מופחתת של עירור שבלול בהשוואה לגירוי חשמלי.

אפיון התלות בגירוי של oABRs. באמצעות גירוי LED טרנס -כישלני, אפיינו את ההשפעות של עוצמת הגירוי (קרינה או חשיפה זוהרת), משך ושיעור על oABR. איור 6A מציג את ה-oABRs על הסף (ממוצע של 50 ניסויים) של 8 עכברים ומדגים הבדלים בין-אישיים גדולים בחביון, משרעת וצורת גל. אנו מייחסים את ההטרוגניות הזו בין החיות להבדלים בגודל ובמיקום השבלול, במיקום ובכיוון של מכלול עדשות ה-LED, במיקום האלקטרודה ובביטוי של ChR2 ב-SGNs. בכל חיה, משרעת oABR (בקירוב כמשרעת N1) עלתה עם עוצמת האור (איור, 6, B ו-C) ומשך הדופק (עד כ-2 ms ב-4 mW/mm 2) (איור 6D), וצפינו שונות משרעת וצורה קטנה בין עקבות oABR בודדות במהלך גירויים חוזרים ונשנים (איור משלים 10). על ידי בדיקה ויזואלית, קבענו את סף האור להיות החשיפה הזוהרת שגרמה לסטייה ברורה של פוטנציאל ההבדל הממוצע מהקו הבסיסי לפני הגירוי. בממוצע, ראינו תגובות סף של 2.2 ± 0.4 μJ/mm 2 (עבור גירויים של 2 עד 5 אלפיות השנייה), הנמוך בערך פי 7-70 (בהתאם למשך דופק הלייזר האינפרא אדום) מאשר חשיפה לקרינת הסף שדווחה עבור גירוי אינפרא אדום של פוטנציאל הפעולה המתחם SGN (48).

השפעות של תכונות גירוי על oABRs. (א) oABRs של 8 עכברים שהתעוררו על ידי מיקוד האור של נורית כוח חיצונית (5 אלפיות השנייה, 4 מגה -וואט/מ"מ 2 ב -1 או 5 הרץ) על השבלול. סמלים מצביעים על N1. ערכי קו אפור מזהים את אותם עכברים על פני א ו גה, וסמלים בנוסף מסייעים בזיהוי עכברים לאורך כל הדרך גו. (ב) גירוי oABR של קרינה גוברת (משך פולס של 3 אלפיות השנייה ב-1 הרץ) של עכבר למופת. (ג) עלייה במשרעת N1 עם חשיפה זוהרת (קרינות כמו ב ב משך הדופק של 2, 3 או 5 אלפיות השנייה ב -1 הרץ). ממוצע קבוצתי מסומן בעיגולים שחורים. (ד) עלייה באמפליטודה N1 (מנורמלת עבור משרעת מקסימלית) עם משך הגירוי. (ה) איחורי oABRs (המוגדרים כ- N1 העוברים ב- 0.1 mV) כפונקציה של קרינה. ממוצע קבוצתי מסומן בעיגולים שחורים. (ו) ירידה באמפליטודה N1 (מנורמלת למשרעת מקסימלית) עם קצב הגירוי (עיגולים מלאים שחורים מציינים את ממוצע הקבוצה).

חביון התגובה ירד עם עוצמת האור והגיע בממוצע ל 3.14 ± 0.26 אלפיות השנייה לגירויים החזקים ביותר שנבדקו (איור 6E). זה חורג מהזמן האחזור שנמצא בגירוי אקוסטי (בדרך כלל 1.3 אלפיות השנייה עבור aABRs מעוררי קליקים של 80 dB) (איור 1E ו-ref. 49) וחשמלי (כ-0.3 אלפיות השנייה) (34). אנו מניחים כי השהיית oABR משקפת את הזמן הנדרש ל- ChR2 כדי לקוטב את פוטנציאל הממברנה העצבית לסף פוטנציאל הפעולה (איור 9 וסימוכין 31), הנשלט על פי המספר והמוליכות של ערוצי ChR2 פעילים. אמפליטודות oABR ירדו כאשר שיעורי הגירוי הועלו מעל 20 הרץ (איור 6F), אך נותרו ניכרים (עשרות μV) עד 70 הרץ. אמפליטודות ABR פחתו וההשהיה עלתה במהלך גירוי בתדירות גבוהה יותר. לסיכום, אופטוגנטיקה טרנסקוכלארית בתיווך ChR2 גרמה ל-oABRs עם סף של 2-μJ והשהייה מינימלית של 3.1ms ונצפו בקצבי גירוי של עד 70 הרץ.

שחזור פעילות אפרנטית שמיעתית במודלים של חירשות עכברים. לאחר מכן, בדקנו את יכולתה של אופטוגנטיקה של השבלול להפעיל את מסלול השמיעה במודלים של עכברים לחירשות אנושית.כמודל של חירשות גנטית מוקדמת, בחרנו בקו עכבר הנושא את מוטציית הנקודה D1767G (NP_001093865, NCBI) (50) ב אוטוף (קידוד עבור מודל העכבר אוטופרלין של חירשות אנושית DFNB9). אלה Otof Pga/Pga לעכברים יש שחרור משדר פגום מאוד מ-IHCs (51). בעוד SGNs שלהם יכולים ליצור כמה פוטנציאל פעולה בתגובה לגירוי קול בעוצמה גבוהה (51), aABRs נעדרים (איור 7B, נ = 9, ושופטים. 50, 51). הנה, חצינו את 1.2 שלך-מוּנָע ChR2 טרנסגן עם Otof Pga/Pga עכברים להביע ChR2 ב- SGNs שלהם (איור 7 א). גירוי µLED טרנסכוכלירי עורר oABRs באלה Otof Pga/Pga -ChR2 עכברים (נ = 9) (איור 7 ג), המאשש את ההשערה שבחירשות אוטוף פגה/פגה עכברים נגרמים בעיקר מהפגם הפרסינפטי של ה- IHCs שלהם (51), בעוד שה- SGN שלהם פונקציונאלי.

אופטוגנטיקה שבלול משחזרת פעילות שמיעתית בעכברים חירשים. (א) הקרנה מרבית של קטעים קונפוקאליים של סלילי שבלול אפיקאליים ממוטנט אוטופרלין חיובי ChR2 (מודל עכבר DFNB9) ועכברי בקרה מסוג פרא בעקבות סימון אימונו ל-GFP (ירוק, תיוג ChR2-YFP-מבטא סיבים רדיאליים וסומטה SGN) ואקטין (אדום) , phalloidin-AF-568, תיוג תאי שיער שליליים של ChR-YFP). פסי קנה מידה: 50 מיקרומטר. (ב) היעדר aABRs בעכבר DFNB9 חיובי ChR2 חיובי (אדום, 120 dB קליקים ב 20 הרץ, ממוצע של 5,800 ניסויים פוטנציאליים ראשוניים משקף ככל הנראה מיקרופוניקה של שבלול או פוטנציאל סיכום של תאי שיער ref. 51) ועכבר שליטה מסוג wild ( שחור, קליקים של 80 dB ב -20 הרץ, ממוצע של 800 ניסויים). (ג) oABRs יכול להיות מעורר בעכבר DFNB9 לאחר cochleostomy (μLED, 4 ms, 1 Hz, 1,000 ניסויים). (ד) ביטול aABRs אך שימור oABRs 30 דקות לאחר s.c. הזרקת פורוסמיד.

בדקנו גם מודל של חירשות נרכשת על ידי s.c. הזרקה של 400 מיקרוגרם/גרם פורוסמיד לעכברי ChR2 כדי למוטט את הפוטנציאל האנדוקוליארי שלהם (52), ובכך לבטל התמרה מכנו-אלקטרית ואיתות שמיעתי אפרנטי. סברנו כי ה- oABRs צריכים להישאר ללא השפעה, מכיוון שהם בונים אך ורק על גירוי אופטוגנטי של SGN ללא תלות בתפקוד תאי השיער. ואכן, ה- aABRs נעלמו תוך 30 דקות, אך גירוי µLED טרנסכוכליארי עורר בקלות oABRs (נ = 5) (איור 7 ד). לסיכום, שתי הדוגמאות הללו מדגימות שגירוי שבלול אופטוגנטי יכול להפעיל את מסלול השמיעה במודלים של חירשות אנושית של עכברים.

ביטוי בתיווך AAV2/6 של CatCh ב-SGN של עכברים. אם יש להשתמש באופטוגנטיקה של השבלול במינים אחרים ולתרגם אותם ליישומים קליניים, יש להתייחס למספר יעדים. חשוב לציין, נדרשים פרוטוקולים בטוחים ואמינים מבחינה ביולוגית למניפולציה גנטית של SGNs. עד כה דווחו גישות ויראליות ולא-ויראליות (53-59). כאן התמקדנו בשימוש ב- AAVs, שהם מועמדים טובים, מכיוון שהם שימשו בהצלחה להעברת SGN עכברי (53, 54, 60) ואינם פוגעים בשמיעה (60 - 62). השתמשנו בזריקות של וירוס טרנס-רחמי לאוטוציסט השמאלי של 8 עד 14 עוברים זמינים 11.5 dpc (ר' 62, 63 ואיור 8, A ו-B). זה ענה על הדרישות לבדיקת 10 וירוסים שונים על הפוטנציאל שלהם להתמרה ב- SGN והתבסס על ניתוח מורפולוגי ותפקודי של מספר מספיק של חיות מטופלות (טבלה 1 משלימה). התמרה יעילה וסלקטיבית של SGNs נצפתה רק עבור AAV2/6, שנשאה את הטרנסגן בשליטה של ​​מקדם הסינפסין האנושי (איור 8A). בין גרסאות ChR2 עם תכונות משופרות, בחרנו ב-CatCh, שמראה חדירות Ca 2+ גבוהה יותר ודווח כי הוא משרה רגישות לאור נוירונים גדולה פי 70 בהשוואה לזו שנמצאה ב-ChR2 מסוג פראי (33). אימונוהיסטוכימיה של קריוסקציות שבלול הראו ביטוי של חלבון פלואורסצנטי צהוב התמזג CatCh (YFP) ו- Na + /K + -ATPase ב- SGNs (איור 8, C ו- D). מצאנו ש- CatCh בא לידי ביטוי בממברנות הסומאטה של ​​SGN ובנוירטים שלהם עד כדי יצירת קשר עם IHCs חיוביים לקלרטנין (איור 8E). הביטוי נמשך לפחות עד יום 59 לאחר הלידה, ללא דעיכה ברורה של רמות הביטוי (נתונים לא מוצגים). חלק הסומאטה SGN החיובית של CatCh-YFP בתעלת רוזנטל היה הגבוה ביותר בבסיס השבלול (איור 8, C ו- F).

ביטוי בתיווך AAV2/6 של CatCh הופך SGNs של עכברים לרגישים לאור. (א) תוכנית בנייה ויראלית. (ב) איור של מקום ההזרקה על עובר. ראשי חץ שחורים, אפורים וכחולים מציינים את החדר הרביעי, וריד הראש הראשוני ומיקום האוטוציסט, בהתאמה. (ג) קטע שבלול של P7, AAV2/6-HSYN-CatCh-YFP-מוזרק עכבר אימונוליבל עבור תת-יחידת Na/K-ATPase α3 (אדום) ו-YFP (ירוק) מראה ביטוי של CatCh ב-SGNs של התור הבסיסי. סרגל קנה מידה: 200 מיקרון. (ד) הגדלה של ג מראה ביטוי CatCh בממברנות SGN. סרגל קנה מידה: 20 מיקרומטר. (ה) איבר של צביעה חיסונית של Corti מראה הרחבה של ביטוי CatCh (YFP בירוק) ב-SGNs עד לנקודה שבה הנויריטים שלהם יוצרים קשר עם IHCs (calretinin באדום). סרגל קנה מידה: 20 מיקרומטר. (ו) התמרה של SGN לאורך הפניות השבלוליים בבעלי חיים חיוביים (38% מבעלי החיים שהוזרקו היו שליליים ואינם מוצגים). סמנים לבעלי חיים נשמרים בשיבוץ: משרעת oABR N1 מתואמת עם יעילות התמרה. (ז) oABRs בתגובה לגירוי לייזר 200 מיקרומטר באמצעות סיב אופטי המוחדר לחלון העגול. (ח) ספייק מדויק ואמין ב-SGN משוער בעכבר שעבר Transfected CatCh בקצבי גירוי של עד לפחות 60 הרץ (פולסי אור של 5 אלפיות השנייה). (אני) כימות התגובה הדוקרנית הראשונה (מסומן בחצים פנימה ח). מהימנות של ספייק (שיעור הניסויים המעוררים ספייק במהלך חלון זמן הגירוי) (למעלה), ממוצע השהיה הראשון של ספייק (FSLs) (שמאל למטה), ושונות FSL (ימין למטה) בתגובה להבזקים של 5 עד 10 אלפיות השנייה בשעה עוצמות שונות. ערכי גווני אפור מצביעים על שבעה נוירונים שונים המגיבים לאור באזור ה-AN והגרעין השבלולי.

לניתוח פונקציונלי, השתמשנו בגירוי לייזר של השבלול הבסיסי באמצעות סיב אופטי מפלסטיק 250 מיקרון שהוחדר דרך החלון העגול. ניתן להעלות oABRs באוזניים עם לפחות 40% מה-SGNs הבסיסיים המבטאים CatCh-YFP (איור 8F). בשנת 2 מתוך 8 אוזניים עם oABRs, ראינו תגובה לגירויים קצרים כמו 200 מיקרו -שניות (איור 8G). ה- oABR משתנים במידה ניכרת בין האוזניים השונות שנבדקו, אשר היו קשורות בחלקן לקצב התמרה (איור 8F), אך ככל הנראה גם שיקפו את יעילות הגירוי, כלומר הקרנה של קרן האור. לאחר מכן ביצענו הקלטות תאיים מ-SGNs משוער בודד כמתואר לעיל (איור 3A). זיהינו פוטנציאל פעולה מעורר אופטוגנטית (איור 8I), אשר, עבור גירויים חזקים (22.1 mW), התרחשו עם זמן השהייה קצר יותר (2.8 ± 0.2 ms, נ = 9 יחידות ב-2 עכברים, פ & lt 0.001) מאלו של SGNs משוער בעכברי ChR2 (איור 3 א). השונות של ניסוי למשפט של הספייק הראשון הסתכמה רק ב- 0.02 ± 0.01 ms 2. הקוצים המעוררים היו אמינים ומדויקים יותר עם חביון קצר יותר כאשר כוח האור הוגדל (איור 8 א). ירי SGN בבעלי חיים שהוזרקו על ידי CatCh-AAV דרש פחות כוח לייזר מאשר בעכברים מהונדסים ChR2 (הנתונים אינם מוצגים). למרות שההבדלים הללו באיחור, דיוק חריף וסף תואמים את המאפיינים המשופרים המתוארים של CatCh (33), איננו יכולים לשלול שהם קשורים גם לרמות ביטוי שונות של CatCh לעומת ChR2 ב- SGN. לאחר מכן, בדקנו את הזינוק של SGNs CatCh יחיד בודדים בתגובה לפולסים בלייזר של 5 ms המוצגים בשיעורים שונים ומצאנו שתגובות עקבו אחר שיעורי גירוי עד 60 הרץ (איור 8H), מגבלת ההתקנה הנוכחית. כדי לבדוק אם הנוירונים המוקלטים מייצגים SGNs, הוחלו גירויים אקוסטיים נוספים על ארבע יחידות. נוכל גם להניע ספייק על ידי גירוי אקוסטי בשלושה מתוך ארבעה נוירונים. היסטוגרמות הזמן peristimulus (ראה איור משלים 7 לדוגמא) וההשהיה הראשונה של ספייק (הנתונים לא מוצגים) של נוירונים אלה תואמים את אלה של SGNs (64). לסיכום, נתונים אלה מוכיחים שאופטוגנטיקה שבלול בתיווך AAV2/6 היא ריאלית.

גירוי ישיר אופטוגנטי של נוירונים של גזע המוח השמיעתי. גירוי אופטוגנטי ישיר של נוירונים של גזע המוח השמיעתי מעניין, הן ממחקר בסיסי והן מבחינת תרגום. הוא מבטיח גירוי מדויק וסלקטיבי זמני של נוירונים בודדים או אוכלוסיות מסוימות של נוירונים, המספקים קלט לשלבים הבאים של עיבוד השמיעה. יתר על כן, גירוי אופטוגנטי עשוי לשפר את הביצועים של שתלים של גזע המוח השמיעתי, הנמצאים בשימוש קליני לשיקום שמיעה כאשר CI אינו זמין בשל מחסור ב- SGN תפקודי, אך לעתים קרובות אינם מצליחים לאפשר הבנת דיבור פתוח (7). כאן, פנינו לחולדות מהונדסות המבטאות את ChR2-Venus בשליטת ה- 1.2 שלך מקדם (29). מחקרי תיוג חיסוני הראו ביטוי ChR2 ב- SGNs (איור משלים 6), בסיבים ובתאים העיקריים של גרעין השבלול (איור 9 א), ובגרעין המדיאלי של הגוף הטרפז (MNTB) (איור 9 ב) של 3 עד 4 שבועות -חולדות מהונדסות. לאחר מכן, השתמשנו בטכניקת התאמה של כל התא כדי ללמוד פוטורסונסונס בפרוסות גזע המוח השמיעתי החריפות על גירוי לייזר אור כחול המוקרנת על התכשיר באמצעות סיב אופטי. השתמשנו בעוצמת אור בעלת תפוקה גבוהה (

30 mW), מכוון לרוויה של אמפליטודות זרם עם הארה ישירה של תא המטרה. תאים מכוכבים ועמוסים בגרעין השבלול האנטרו -מרכזי, המזוהים על ידי צורת התא ודפוס הירי (טוניק לכוכבים, פאזי לתאים עבותים), והתאים העיקריים של ה- MNTB הראו פוטנציאלים ננו -אמפריים שהגיעו לשיא תוך 2 עד 4 אלפיות השנייה לאחר התפרצות האור ( איור 9, C – E). בהתאם לדיווחים קודמים (למשל, ref. 31), ראינו שזרמים פוטולוגיים בתיווך ChR2 הושבתו חלקית (כדי

47% ממשרעת השיא) בעקבות מהלך זמן מעריכי, עם קביעי זמן של 5 עד 10 אלפיות השנייה בהתאם לסוג התא (איור 9, C – E). לאחר היסט קל, נטרול התרחש עם קינטיקה של אלפיות שנייה (איור 9, C-E).

תגובות פוטו של נוירונים בגזע המוח השמיעתי במבחנה. (א ו ב) תמונות פלורסנט של תאים עיקריים שנצבעו עבור GFP כדי לאתר ביטוי ChR2 בגרעין השבלול וב-MNTB, בהתאמה. עקבות לדוגמא של זרמי פוטוטרנסוקציה שנרשמו מתא עבות (ג), תא כוכבים (ד), ונוירון MNTB (ה) בתגובה לתאורת אור לייזר לאורך הזמן המצוין על ידי הקו על גבי העקוב. עלילות ברים מציגות את משרעת השיא, משרעת של מצב יציב, זמן השיא מתחילת האור, וההפעלה וההשבתה (τכבוי) קבוע הזמן המתקבל מהתאמות מעריכיות בודדות (7 תאים עבותים, 4 כוכבים ו -6 תאי MNTB). (וח) גירוי אור לייזר עורר ירי פאזי בתאים עבותים, ירי טוניק בתאי כוכבים וירי הסתגלות בנוירונים MNTB.

בהקלטות של מהדק זרם, תגובות פוטו של תאים כוכביים ותאי עבות (איור 9, F ו-G) חיקו את דפוסי הירי הטוניים והפאזיים בהתאמה שנמצאו עם הזרקת זרם חשמלי (65), בעוד שתאים עיקריים של MNTB הראו ירי אדפטיבי (איור 9H). בממוצע, שיא פוטנציאל הפעולה הושג 2.1 ± 0.1 שניות מרגע הופעת האור (לא מוצגים נתונים). נתקלנו מדי פעם בזרמים חולפים גדולים שרוכבים על גבי זרם הפוטו הפוסט-סינפטי שהיו רגישים ל-CNQX, שכנראה מייצגים זרמים פוסט-סינפטיים מעוררים שנוצרו על ידי פוטוסטימולציה פרה-סינפטית. ממצאים דומים התקבלו במערך מצומצם של ניסויים בעכברים מהונדסים (נתונים לא מוצגים).

כאן, אנו מספקים הוכחה ראשונה לקונספט לגירוי אופטוגנטי של השבלול במכרסמים. אנו מאפיינים את ההפעלה המושרה באור של מסלול השמיעה העולה בעכברים וחולדות מהונדסים ChR2, שיקום תגובות מערכת השמיעה במודלים של עכברים לחירשות אנושית והיתכנות האופטוגנטיקה בתיווך וירוסים ב- SGN עכברים. מצאנו מה שלדעתנו הוא העדות הראשונה לשיפור רזולוציית התדרים עם גירוי אופטוגנטי בהשוואה לזה שהושג עם גירוי חשמלי חד -קוטבי. בדקנו אסטרטגיות שונות לגירוי אופטי ואפיינו את האילוצים המורפולוגיים על ידי טומוגרפיה של רנטגן בניגודיות פאזה בעכבר ובחולדה. לבסוף, איפיינו את התמונות של נוירונים של גזע המוח השמיעתי על ידי הקלטות תיקון מהדק. המחקר שלנו מניח את הבסיס לקידום האופטוגנטיקה ככלי למחקר שמיעתי ויישומים קליניים עתידיים.

גירוי אופטוגני של נוירונים שמיעתיים. למה לשקול גירוי אופטי למחקר שמיעה ותותבות? יצירת פעילות מותאמת באוכלוסיות SGN קטנות בהעדר ערבוב ספקטרלי מיקרו -מכני בשבלול מציעה הזדמנויות חסרות תקדים למחקר שמיעתי. לגירוי אופטי יש פוטנציאל לשפר את התותבות השמיעתיות, מכיוון שמספר גדול יותר של ערוצי גירוי עצמאיים יאפשר אסטרטגיות חדשניות לקידוד תדר ועוצמה על מנת לשפר את תפיסת הדיבור, הפרוזודה והמוזיקה.

כאן, חקרנו גירוי אופטוגנטי של נוירונים שמיעתיים בעכברים וחולדות טרנסגניות ChR2 (שמ' 29, 32 ואיורים 1-7 ו-9) וכן בעכברים המבטאים את וריאנט ChR2 CatCh (33) ב-SGNs שלהם בעקבות גן ויראלי עוברי. העברה (איור 8). ה 1.2 שלך מקדם הניע ביטוי ChR2 עצבי בעכברים טרנסגניים וחולדות בכל הגנגליון הספירלי, הגרעין השבלולי ו-MNTB, בעוד שתאי שיער ותאים תומכים בתוך האיבר של קורטי היו שליליים. האימונוהיסטוכימיה הציעה ביטוי ממברני רחב של ChR2, שתמך בייצור ספייק אופטוגנטי חזק בנוירונים שמיעוניים ולא שינה באופן ניכר את תפקוד השמיעה. מהדק התיקון הדגים זרמי צילום גדולים בנוירונים בגזע המוח השמיעתי, ואנו מניחים ש-SGNs מתנהגים באופן דומה. הקלטות אלה מוכיחות כי ניתן להשתמש בחולדות מהונדסות (ועכברים) ChR2 לגירוי אופטי של מעגלי גזע המוח השמיעתי והן תואמות דו"ח אחרון אחרון (66).

AAV2/6, הנושא את הטרנסגן מתחת לאמרגן הסינאפסין האנושי, זוהה מבין עשרה וקטורים ויראליים (כולל שילובים שונים של סראוטיפ-מקדם AAV, הרפס סימפלקס ונגיף המוגלטיני של מעטפת יפן) כדי להניע את היעיל והיציב ביותר (בבעלי חיים. עד גיל 8 שבועות לפחות) ביטוי אופסין. טרנספקציה וביטוי היו ספציפיים ל- SGNs, כאשר שוב, האופסין היה מכוון לקרום של נויריטים וסומטות. בניגוד לביטוי ה- ChR2 הטרנסגני הומוגני, נמצא שיפוע basoapical חזק לביטוי ChR2 בתיווך וירוסים בגנגליון הספיראלי. אנו מקווים להתגבר על זה בעבודה עתידית על ידי הגדלת כותרת הנגיפים. בנוסף, יש להקים פרוטוקולים להעברת גנים בתיווך AAV בתיווך יעיל ובטוח לאחר לידה ל- SGNs במכרסמים ובהמשך אצל פרימטים לא אנושיים.

באמצעות מודלים של מכרסמים, פיתחנו אסטרטגיות גירוי אופטוגנטיות טרנסכוכליאריות ובין-כימיות תוך שימוש באור הכחול של נוריות LED או לייזרים מצמידים סיבים. גירוי שבלול האופטי הקודם הוגבל לאור לייזר, בעוד שבמחקר שלנו, נעשה שימוש מוצלח ב-μLEDs לגירוי טרנס-קוכליארי וגם לגירוי תוך-שבלולי. מצאנו כי טומוגרפיה של ניגודיות פאזה היא שימושית למדידת הממדים של צינורות השבלול של עכברים וחולדות (איור משלים 8), המיקום של הקוכליאוסטומיה ביחס למפה הטונוטופית (איור 4), והמיקום והתוך-כיווני תוך-כימי. פולטים (נתונים לא מוצגים).

מאפיינים של גירוי אופטוגנטי של מסלול השמיעה. אופטוגנטיקה מאפשרת גירוי אופטי של SGN עם דרישות אנרגיה נמוכות. נוכל להעלות oABRs עם 2 μJ של אור הנכנס לשבלול בגודל 1 מ"מ 2 בקירוב, שהוא נמוך מזה שדווח עבור גירוי אינפרא אדום (פוטנציאל פעולה של תרכובת SGN תוך-קוכלארית: 16-150 μJ/mm 2 ref. 48), אך עדיין גבוה יותר מאשר אנרגיה לדופק המשמש CIs חשמליים (כ 0.2 µJ ref. 19). אנו צופים כי ניתן להפחית עוד יותר את האנרגיה הנדרשת לדופק באמצעות פולטים תוך -כימיים בהרמה לגנגליון הספיראלי (כפי שמדומה בתרשים משלים 9) ועל ידי רגישות מוגברת לאור SGN באמצעות ביטוי משופר של גרסאות אופטימליות של channelrhodopsin. זה יהיה חשוב על מנת לאפשר חיי סוללה מקובלים בעת שימוש באופטוגנטיקה במערכי CI קליניים עתידיים. למרות שסביר להניח ש- CI אלה ישתמשו בקצב דופק נמוך פי 10 לכל ערוץ מאשר שתלים חשמליים (מאות מול כמה אלפי הרץ), יהיה להם מספר ערוצים גדול יותר מאשר CI הנוכחי (מאות [מול עשרות].

השהיות של תגובות אוכלוסיית SGN ו- SGN יחידות היו ארוכות יותר מבחינה אופטית מאשר לגירוי אקוסטי, כנראה בשל הזמן הנדרש ל- SGNs להגיע לסף פוטנציאל הפעולה לאחר הפעלת ChR2 (איור 8 והפניה 32). זמן האחזור של SGN ירד עם הגדלת עוצמת האור (איורים 6 ו-8), ככל הנראה באמצעות הגדלת מוליכות הדפולריזציה המופעלת על ידי אור. זה עשוי להיות מושגת עוד יותר על ידי שפע משופר, רגישות לאור או מוליכות של הערוץ. בהקשר זה, מעניין לציין שמצאנו זמני ספייק ראשונים של SGN בודדים הדומים לאלה שנצפו בלחיצות אקוסטיות בעת שימוש בביטוי ויראלי של גרסת ה- ChR2 המותאמת CatCh וגירוי אור חזק. מאז oABRs ותגובות SGN יחידות של עכברים שהוזרקו CatCh היו בדרך כלל דומים לאלה של מהונדסים ChR2 עכברים, שבהם אופטוגנטיקה של השבלול עלולה, ככל הנראה, גם לעורר את מערכת ההשפעה האוליוווקוכלרית, נראה כי הדבר, אם בכלל מתרחש, היה בעל השפעה מועטה. הדיוק הזמני של ייצור ספייק עם אופטוגנטיקה (שונות-ניסוי של 120 ms 2 עבור CatCh SGNs) היה בינוני בין גירוי אקוסטי (קליקים: 0.700 ms 2) לבין חשמל (0.004 ms 2) (67). משרעת ה- oABRs ירדה עם עלייה בשיעורי הגירוי מעל 20 הרץ. הנתונים הנוכחיים שלנו מצביעים על כך ש- SGN המבטאים CatCh יכולים לעקוב אחר גירוי אופטוגנטי לפחות 60 הרץ. הקלטות עתידיות של סיבי עצב שמיעה בודדים יצטרכו לקבוע את הקצב המרבי שבו SGNs יכולים לעקוב אחר גירוי אופטוגנטי. ביטוי ב- SGNs של גרסאות ChR2 עם ביטול מהיר יותר (68) עשוי לשפר את האיתות השמיעתי ברוחב פס זמני גבוה באופטוגנטיקה של השבלול.

רזולוציה בתדר גבוה של גירוי אופטי עקב כליאה מרחבית היא אחד הסיכויים האטרקטיביים ביותר של אופטוגנטיקה שבלול. במחקר הוכחת העיקרון הזה, השתמשנו בשלוש גישות להערכה ראשונה של התפשטות שבלול של עירור. באמצעות גירוי טרנסקוכליארי, מצאנו מיסוך של aABRs בטווח תדרים של פחות מאוקטבה על ידי εLED הממוקם במרחק של מאות מיקרומטרים מה-SGNs המגורה. מצאנו שהארה על ידי סיב אופטי ב- scala tympani עוררה הפעלה של החלק הבסיסי של הגנגליון הספירלי. יתר על כן, כאשר ניתחנו את צפיפות המקור הנוכחית ב- IC, גילינו שהתפשטות עירור השבלול דומה לזו שהושגה עם גירוי אקוסטי וצר יותר מאשר בגירוי חשמלי.אנו מציינים שהשתמשנו ב-LFPs בתגובה לגירויים על סף עבור כל השיטות. כמדד אוכלוסייה, ניתן לפרש את התפשטות הכיור הנוכחי שזוהה על ידי ניתוח CSD כמגלה את אוכלוסיית הנוירונים - עם תדרים אופייניים משתנים - המופעלים על ידי שיטות הגירוי השונות (41, 43). לא ניתן להעריך את הכוונון של נוירונים בודדים בתוך אוכלוסייה מופעלת זו באמצעות הטכניקה שלנו ועשויה להיות שונה בין משטרי גירוי. לכן תוצאות אלו יכולות לשמש רק להערכה ראשונה ויחסית, שכן סביר להניח שהן מספקות אומדן עליון להתפשטות עירור השבלול. מחקרים עתידיים המשתמשים בגירוי אופטי תוך-שבלולי רב-ערוצי של הגנגליון הספירלי צריכים להעריך את התפשטות העירור בהתבסס על ניתוח של פעילות IC בעוצמות אור שונות ולהשוות זאת לגירוי אקוסטי וחשמלי בעוצמות שונות. כצעד ראשון, דגמנו תאורת μLED כחולה תוך שימוש בממדים ריאליסטיים של שבלול העכבר וחיזינו התפשטות של עירור של שליש אוקטבה, אפילו ללא מיקוד.

הַשׁקָפָה. עבודה עתידית שמטרתה לקדם את האופטוגנטיקה לשימוש במחקר שמיעתי ולתרגום קליני צריכה לכלול: (א) פיתוח של טכנולוגיית גירוי אופטית רב-ערוצית אמינה (ב) מחקרים על בטיחות ביולוגית לגירוי אופטי (ג) אופטימיזציה של תעלות רודופסין כמו גם של וירוסים העברת גנים מתווכת לביטוי יעיל ובטוח לטווח ארוך של ה- DNA של channelrhodopsin בנוירונים השמיעים ו (ד) האפיון המקיף ושיפור נוסף של הקידוד על ידי גירוי אופטוגנטי בהשוואה לקידוד חשמלי ופיזיולוגי. CIs אופטיים או היברידיים (אופטיים-חשמליים) עתידיים יכילו ככל הנראה מאות אלמנטים פולטי אור כגון נוריות LED, לייזרים פולטי משטח חללים אנכיים או מוליכי גל עם פתחים של עשרות מיקרומטרים. אנו טוענים כי פולטים תוך-כיכריים הממוקמים היטב צפויים להפחית את השתנות התגובות האופטוגנטיות בין בעלי חיים שהייתה בולטת במחקר הנוכחי. בעוד שהפוטו-רעילות הפוטנציאלית של אופטוגנטיקה שבלול נותרה להעריך במחקרים עתידיים, אנו מציינים שעבודה רלוונטית על נוירונים אחרים מעידה על כך שזה לא חשש בטיחותי גדול (69, 70). מתבצעת התקדמות מהירה בזיהוי, מוטגנזה מכוונת-אתר ואפיון של כלים אופטוגנטיים (נסקר ב-ref. 25). אופסינים המותאמים לאופטוגנטיקה של השבלול ישלבו באופן אידיאלי רגישות לאור גבוהה וקינטיקה של השבתה מהירה ליעילות אנרגטית וגירוי בקצב גבוה, כמו גם ספקטרום פעולה באדום למזעור פיזור ופוטוטוקסיות פוטנציאלית בגנגליון הספיראלי. נכון לעכשיו, נראה כי AAVs הם הגישה המועדפת לאופטוגנטיקה שבלול. הוכח כי יעילות AAV יעילות בטיפול החלפת גנים באוזן הפנימית של העכבר (71) ועוזבות את תפקוד השבלול שלם (61, 62, 71). הזרקות של AAVs לגרעין השבלול, כולל הביטוי וההפעלה הבאים של ChR2 והלורהודופסין, לא הובילו להשפעות מזיקות על השמיעה במשך 18 חודשים לפחות בחולדות (66). יתר על כן, AAVs שימשו בהצלחה בהחלפת גן רשתית ניסיוני וקליני (72). עם זאת, בעוד שזה מבטיח שזריקות בודדות של AAVs הנושאות את ה-DNA של RPE65 לתוך העין החזירו את תפקוד הראייה לכל החיים בעכברים ובכלבים ותפקוד של 5 שנים עד כה בניסויים קליניים (לעין, ref. 73, ולמערכתית יישומים של ריפוי גנטי, ר' 74), נדרשת הערכה קפדנית של תגובות חיסון עבור יישומים שבלול.

לבסוף, ניתוח מורפולוגי, פיזיולוגי והתנהגותי מקיף של אופטוגנטיקה של השבלול במכרסמים ומאוחר יותר אצל הפרימטים הלא אנושיים נדרש לאפיין את הרזולוציה הזמנית, התדירות והעוצמה של קידוד האותות. אנו מצפים שהמאמצים הללו יסללו את הדרך למחקר שמיעתי חדשני ושיקום אופטי של השמיעה.

ניסויים בוצעו על טרנסגניים בני 4-20 שבועות ChR2 עכברים (32), מוטנטים של עכבר אוטופלין (50) הנושאים את ChR2 transgene ו- C57BL/6 עכברים מסוג בר. יתר על כן, חולדות מהונדסות המבטאות ChR2 תחת העכבר 1.2 שלך נעשה שימוש באמרגן על רקע Wistar (29). כאן, ChR2 הוצמד לוונוס, גרסת YFP.

זריקות טרנס-רחמיות של AAVs

עבור התמרה in vivo, הרדמה נגרמה עם תערובת של קטמין וקסילאזין (0.125/5 מ"ג/ק"ג) ונשמרה עם איזופלוריין (1%-2%). חיסון ויראלי (

250 nl, 4 × 10 8 חלקיקים/μl) הוזרקו באמצעות הרחם לתוך האוטוציסט העכבר מ- E11.5 ל- E12.5 כפי שתואר לעיל (62, 63). רק האוטוציסט השמאלי של כל עובר הוזרק. האוזן הנגדית שלא הוזרקה שימשה בקרה פנימית.

מיקרוסקופיה חיסונית וקונפוקלית

הצביעה החיסונית בוצעה בעיקרה כמתואר (51, 62, 75). קטעים של השבלול המשמשים לתמונה 1A נחתכו לאחר ניקוי EDTA. שימשו Phalloidin-AF-568, ארנב נגד GFP (שניהם 1: 200 Invitrogen), עכבר אנטי-נוירופילמנט (NF 200, 1: 400 Sigma-Aldrich) ונוגדנים משניים מתאימים (1: 200 Invitrogen). עבור איורים 1 ו -7, השבלול הוסלק למשך 10 דקות בתמיסת מורס וחתכו אותו, ותת יחידת Na/K-ATPase α3 (1: 300 Invitrogen) ו- Alexa Fluor 488 מצומדות נגד GFP (1: 500 Invitrogen) היו משמש להכתמה. התמונות נרכשו באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי סריקת לייזר TCS SP2 בלייזר.

עכברים הורדמו עם i.p. מתן תערובת של אורטאן (1.32 מ"ג/ק"ג), קסילזין (5 מ"ג/ק"ג) ובופרנורפין (0.1 מ"ג/ק"ג, עבור הקלטות יחידה ו-IC), או של קטמין (0.125 מ"ג/ק"ג) וקסילאזין ( 5 מ"ג לק"ג, להקלטות ABR). לאחר מכן הונחו החיות על צלחת חום שתוכננה במיוחד (לשמירה על טמפרטורת הגוף ב 37 מעלות צלזיוס) על שולחן בידוד רטט בתא אטום לרעש (IAC GmbH).

Cochleostomy. הבולה השמאלית הושגה בגישה רטרואוריקולרית ונפתחה כדי לחשוף את השבלול. גילוח עדין של קפסולת השבלול הגרמי בוצע לפתיחת שבלול קטן (500–800 מיקרון), והותיר ללא פגע את המבוך הממברני. על מנת להימנע מגירוי אקוסטי נגדי של ABR בניסויי מיסוך על גוון האור, נחתכה האוזן החיצונית הסחוס הנגדית, הממברנה הטימפנית והשרשרת האוסקולרית הוסרו והשבלול הושמד מכנית.

הקלטות SGN וגרעין שבלול. לצורך הקלטות עצבי שמיעה, בוצעה טרצ'וסטומיה לפני החיות הוצבו במחזיק ראש סטריאוטקטי שתוכנן בהתאמה אישית. עצם העורף השמאלי והמוח הקטן הוסרו חלקית כדי לחשוף את פני השטח של גרעין השבלול.

הקלטות IC. לצורך הקלטות מה- IC, העור המכסה את המצח נחתך והוחזר לרוחב. בורג מתכת הודבק על הגולגולת החשופה באמצעות מלט שיניים והוצמד על הבר של מכשיר סטריאוטקסי בהתאמה אישית. השתמשנו בהפניות קרניומטריות לביצוע קרניוטומיה קטנה או טרפנציה מעל ה- IC הנכון לפני הסרת הדורה בזהירות.

השתמשנו בארבע גישות לגירוי אופטי של השבלול: (א) כפי שמוצג באיורים 1, 2 ו -6, לכימות האמינות ביותר של קרינה, השתמשנו בנורית כוח כחולה (Avago Technologies) המחוברת לעדשה קמורה-קמורה. (f = 100 מ"מ, קשת: 350-650 ננומטר Thorlabs GmbH) מותקן על מיקרומניפולטור ומתמקד בשבלול. קרינה נמדדה במהלך גירוי של 20 שניות באמצעות חיישן הספק תרמי (0.19–25 מיקרון, 2 W Thorlabs GmbH) הממוקם מאחורי צלחת חוסמת אור עם חור 1 מ"מ 2 במישור המוקד של העדשה. (ב) עבור הניסויים המוצגים באיורים 3, 5, 8 ו-9, השתמשנו בסיב אופטי של 250 מיקרומטר מחובר ללייזר 473 ננומטר (MBL473, 50 mW DPSS Changchun). Irradiance כויל בעזרת מד כוח לייזר (LaserCheck Coherent Inc.). עבור הניסוי המוצג באיור 3, הסיב אותר על קוכליאוסטומיה קטנה, ולניסויים המתוארים באיורים 5 ו -8, הסיב האופטי הוכנס לחלון העגול ותוקן במקומו בעזרת ציאנואקרילט ו/או מלט שיניים. (ג) עבור הניסויים המוצגים באיורים 4 ו -7, השתמשנו בנורות LED כחולות עם משטח פעיל של 200 מיקרומטר × 200 מיקרומטר (µLED Cree). הסרנו את מארז הפלסטיק, קצצנו את התמיכה, הלחמנו את ה-μLED לחוטים, ועטפנו את המכלול באמצעות אפוקסי. ליציבות מכנית ובידוד חשמלי, חלק מהחוטים הועבר דרך פיפטת זכוכית דקה והורכב על מניפולטור (Narishige International Ltd.). הקרינה הוערכה על ידי הצבת המכלול לתוך הפתח של מד כוח כף יד LaserCheck. (ד) עבור הניסוי המוצג באיור משלים 1, השתמשנו בשתל μLED תוך שבלול, שבו ה- μLED נקשר והוטמע בסיליקון יחד עם חוטים של 10 מיקרומטר.

ABRs נרשמו על ידי אלקטרודות מחט הקרקפת מתחת לפינה, על הקודקוד ועל הגב ליד הרגליים. ליצירת גירוי והצגה, רכישת נתונים וניתוח לא מקוון, השתמשנו במערכת TDT III (Tucker-Davis Technologies) ובתוכנת MATLAB מותאמת אישית (The MathWorks, Inc.). רמות לחץ הקול ניתנות ברמת השורש dB (SPL) שורש ממוצע ריבועי (RMS) (גירויים טונאליים) או מקבילה שיא של dB SPL (PE) (קליקים) ועברו כיול עם מיקרופון ברואל ו- Kjaer בגודל 0.25 אינץ '(D 4039 Brüel & amp Kjaer GmbH). התפרצויות צלילים (רמה של 10 אלפיות השנייה, 1 אלפיות השנייה ל-2 עלייה/ירידה) או לחיצות (0.03 אלפיות השנייה) הוצגו באופן צדדי ב-20 הרץ בשדה חופשי באמצעות רמקול JBL 2402 (JBL GmbH & Co.). פוטנציאל ההבדל בין קודקוד ומחטים תת-עוריות מאסטואידיות הוגבר באמצעות מגבר שתוכנן בהתאמה אישית, שנדגם בקצב של 50 קילוהרץ למשך 20 אלפיות השנייה, וסנן מחוץ לרשת (300–3,000 הרץ עבור AABR ו -1–10,000 הרץ עבור eABR ו- OABR) ). סף השמיעה נקבע על ידי בדיקה ויזואלית כעוצמת הגירוי הנמוכה ביותר שעוררה צורת גל תגובה הניתנת לשחזור במעקבים המתועדים.

הקלטות חוץ-תאיות של יחידה אחת

לצורך הקלטות עצבי שמיעה, מיקרואלקטרודה מזכוכית (25 MOhm) התקדמה דרך הקצה האחורי של הגרעין השבלול האנטרו -מרכז, מכוונת לעבר תעלת השמיעה הפנימית באמצעות מיקרופוזיטור Inchworm (EXFO Burleigh). פוטנציאל הפעולה החוץ תאי הוגבר באמצעות מגבר ELC-03XS (אלקטרוני NPI), מסונן (פס פס, 300-3000 הרץ) ודיגיטציה (מערכת TDT 3) באמצעות תוכנת MATLAB שנכתבה בהתאמה אישית. הנתונים נותחו עוד יותר והוכנו לתצוגה במצב לא מקוון באמצעות תוכנת MATLAB שנכתבה בהתאמה אישית.

גירוי אופטי בוצע עם החדרת חלון עגול [ראה (ב) תחת "גירוי אופטי" בשיטות]. השתמשנו בפולסים לייזר של 6 ms בקצב גירוי של 6 הרץ. ממוצע התגובות ל-100 חזרות על גירוי. גירויים אקוסטיים כללו גוונים טהורים של 31 קילו-הרץ ב-80 dB SPL (RMS), אשר נוצרו על ידי שגרות MATLAB שנכתבו בהתאמה אישית והוצגו בקצב גירוי של 2 הרץ בסדר אקראי. ממוצע של תגובות ל-5 חזרות על גירוי. גירויים הוסבו לצורות גל אנלוגיות באמצעות כרטיס קול (OCTA-CAPTURE Roland) והוצגו באמצעות רמקול קולי (Vifa Avisoft Bioacoustics). CI חשמלי למכרסמים (MED-EL) שימש לגירוי חשמלי והוכנס לשבלול באמצעות החלון העגול. פעימות זרם דו-פאזי (משך שלב של 80 מיקרון, משך בין-פאזיות של 20 מיקרון, 500 מיקרו-אמפר, קצב גירוי של 6 הרץ) שימשו לגירוי נוירונים בקרבת אלקטרודת הגירוי. התגובות ל -100 חזרות גירויים היו בממוצע. כדי להניע לייזר DPSS (לייזר CNI 473 ננומטר) לגירוי אופטי או מקור זרם קבוע (A365 WPI בע"מ) לגירוי חשמלי, אלקטרוניקה שנבנתה בהתאמה אישית הופכת פרצי צלילים הממירים מכרטיס הקול לפולסים של TTL באותו זמן.

לאחר קריניוטומיה אחורית המשתרעת על ה- IC (כ -5.2 מ"מ בכיוון הקדמי-אחורי מהברגמה ו -1.25 מ"מ בכיוון המדיאליטרלי מקו האמצע) והסרה של הדורה, בדיקה נוירונאקסוס חד-ערוצית בת 16 ערוצים (100 מרווח ערוצים של -מיקרומטר NeuroNexus) הוכנס ל-ICC כדי להקליט (קצב דגימה, 32 קילו-הרץ) פרופילי עומק של LFPs (Digital Lynx SX Neuralynx). בניסויים, הבדיקה הרב -ערוצית הוכנסה בתחילה כך שהערוץ העליון היה גלוי על פני השטח של ה- IC. לאחר מכן, נרשמו תגובות לגירוי אקוסטי, אופטי או חשמלי. על מנת לדגום באופן מלא את ה-ICC, לאחר הקלטה במצב זה, האלקטרודה התקדמו עוד יותר עד שהתעלה התחתונה ביותר הייתה ממוקמת בעומק של כ-2 מ"מ. פרופילי עומק של LFPs הומרו לדפוסי CSD כפי שתואר קודם לכן (44). ניתוח ה- CSD מזהה תשומות מעוררות לאוכלוסיית נוירונים ככיורים שוטפים וזרמי החזרה הפסיביים כמקורות (איור 5). כיורים שחרגו משלוש סטיות תקן מקו הבסיס (חלון של 30 אלפיות השנייה לפני תחילת הגירוי) למשך 5 אלפיות השנייה לפחות והיה בהיקף מרחבי של לפחות 200 מיקרון נחשבו משמעותיים. הכיור החזק ביותר בתוך 30 השניות הראשונות לאחר הגירוי זוהה כפרוקסי לנהיגה מסעירה ל- IC. עבור כיורים שזוהו, חושבו הצנטרואיד והשיא. התפרצויות טון בתדרים שונים מ-2 עד 64 קילו-הרץ שימשו כדי לכייל את המיקום הטונוטופי של בדיקת ההקלטה (איורים משלימים 3 ו-4). עומק המרכז גדל עם תדירות גירוי עולה (4 קילו-הרץ מרכז:

0.4 מ"מ עומק 32 קילו-הרץ מרכז:

עומק 1.2 מ"מ). שיפוע השינוי של עומקי המרכז עם תדירות הגירוי המשתנה וכן העומק המוחלט של מיקומי המרכז היו דומים מבחינה כמותית לנתונים שפורסמו על יחידה אחת (45, 76, 77).

אלקטרופיזיולוגיה במבחנה

פרוסות עטרה (220 מיקרומטר) של גזע מוח שמיעתי של חולדה הוכנו באופן הבא: מוחות נותחו בקפידה והוטבלו מיד בתמיסת חיתוך דלת נתרן קרה כקרח, דלת סידן המכילה (במ"מ): 75 NaCl, 26 NaHCO3, 75 סוכרוז, 1.25 NaH2פו4, 2.5 KCl, 25 גלוקוז, 7 MgCl2, ו-0.25 CaCl2, מאוורר עם 95% O2 ו -5% CO2 (קרבוגן). קרום המוח הוסרו מההיבט הגחוני של גזע המוח. צומת pons-midbrain נחתך כדי להפריד את המוח הקדמי מגזע המוח ולאחר מכן הודבק על הבמה של מיקרוטום רוטט של Leica 1200 S. הפרוסות הודגרו ב-34 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות בנוזל מוחי שדרתי מלאכותי (aCSF) המכיל: 125 mM NaCl, 26 mM NaHCO3, 20 מ"מ גלוקוז, 2.5 מ"מ KCl, 1.25 מ"מ NaH2פו4, 1 מ"מ MgCl2, 1.5 מ"מ CaCl2, 4 מ"מ Na L-lactate, 2 מ"מ Na pyruvate, ו-0.4 מ"מ Na L-ascorbate, מאוורר עם carbogen ולאחר מכן נשמר בטמפרטורת החדר עד ההקלטה. ניסויים בוצעו תוך עירוי מתמיד עם aCSF מחומם בקצב זרימה של 3 עד 4 מיליליטר לדקה. הטמפרטורה נוטרה על ידי תרמיסטור שהוצב בין אתר הזרימה לפרוסת הרקמה וחומם ל-34 מעלות צלזיוס עד 36 מעלות צלזיוס על ידי מחמם תמיסה מקוון (SH-27B עם בקר TC-324B Warner Instruments). פיפטות נמשכו מזכוכית בורוסיליקט (קוטר חיצוני [OD] 1.5 מ"מ, קוטר פנימי [ID] 0.86 מ"מ מוצרי מדע) בהתנגדות של 1.5 עד 3 MOhm כאשר מלאו בפתרון הבא להקלטות מהדק המתח: 35 מ"מ CsF, 100 מ"מ CsCl, 10 מ"מ EGTA, 10 מ"מ HEPES ו- 1 מ"מ QX-314 (Alamone Labs) או עם ההקלטות להלן: 110 מ"מ K-gluconate, 10 מ"מ NaCl, 10 מ"מ HEPES, 4.5 מ"מ MgCl2, 8 מ"מ EGTA, 4 מ"מ MgATP, 0.3 מ"מ NaGTP, 10 מ"מ Na2-phosphocreatine, עם ה-pH מותאם ל-7.3, 300 mOsm.

ניסויי מיסוך על גוון בהיר

לאחר מיקום μLED כחול במגע עם השבלול, נרשמו aABRs לפרצי טון (בדיקה: משך של 12 ms, 1 ms עלייה/ירידה) כמתואר לעיל תוך שימוש בקצב גירוי של 5 הרץ. לאחר מכן, הוצגו פעימות אור של 40 ms (מסך: 4 mW/mm 2 ) כדי להסוות את תגובת הקול. צלילי הבדיקה התעכבו ב- 20 אלפיות השנייה ביחס לגירוי האור כדי לאפשר הפרדה בין צורות גל oABR ו- aABR. סף הקול נקבע לפני תחילת גירוי האור כמתואר לעיל. שלוש מאות תגובות להתפרצויות הטון נמדדו בממוצע עבור כל מצב וסוננו בין 300 ל-3,000 הרץ. הפחתה של אמפליטודות aABR-על-סף נחקרה בסט שונה של ניסויים, שבהם קדמו להתפרצויות הטון (12-ms) גירוי אור של 3-ms במרווחים של 10-ms. aABR עוררו בהתפרצויות צלילים בתדרים שונים ב 90 dB. מיסוך אפשרי נותח על ידי השוואת המשרעת של גל aABR 1 בהיעדר ונוכחות של גירוי μLED.

נעשה שימוש בטומוגרפיית ניגודיות פאזה במקור רנטגן קומפקטי במעבדה כדי לזהות את מיקום השבלול ביחס למפת הטונוטופית שבלול (איור 4 וסרטון משלים 1) ולהערכת המרחב הסקלרי הזמין עבור שתל תוך שבלול (איור משלים 8 ). השיטה מבוססת על טומוגרפיה ניגודיות שלב-קו-קו-קו (78) ועל הליך שחזור פאזה מהיר המבוסס על פורייה (79). מקור הרנטגן (אב טיפוס JXS R5 Excillum AB), המצויד במטרה של מוליבדן מוצק ופועל ב -60 קילו-וולט ו -0.07 mA, שולב עם גלאי CCD מצמידים סיבים מבוססי נצנץ (6.5 מיקרון פיקסל בגודל פוטוני מדע). רזולוציה מרחבית וניגודיות של מערכת הדמיית רנטגן חשפו קרום בזילארי דק וספוג חלש בתוך קפסולת שבלול גרמית סופגת חזק. זמן ההצטברות הכולל של מערך תלת מימד היה כ- 6 שעות. דיון מפורט על המאפיינים של שיטת הדמיה זו ותוצאות הדמיה נוספות מוצגים ב- ref. 35 . פילוח והדמיה תלת -ממדית של הנפח המשוחזר בוצעה באמצעות Avizo Fire 7 (קבוצת מדעי ההדמיה, חברת FEI). נעשה שימוש בפילוח אוטומטי מבוסס היסטוגרמה כדי לדמיין מבנים גרמיים. הממברנה הבזילרית, תעלת רוזנטל, סקאלה טימפני, סקאלה וסטיבולי ותקשורת, כמו גם הקוקליאוסטומיה נחקרו עם פילוח חצי אוטומטי. כדי לזהות את המיקום הטונוטופי של השבלול ביחס למפת הטונוטופית שבלול, נקבעו סמנים במיקומים שונים לאורך הממברנה הבזילרית. עקומת ספליין הותאמה לסמנים ושימשה לזיהוי המיקום של השבלול ביחס למפת הטונוטופית של השבלול (איור 4 וסרטון משלים 1). כדי להעריך את המרחב הפנוי לשתל תוך -כימי, גודל טימפני הסקאלה נמדד כפונקציה של המרחק מהבסיס (איור משלים 8).

הנתונים נבדקו לנורמליות ולשונות שוות וכתוצאה מכך נבדקו עם הליכים פרמטריים או, במקרה של הפרות של נורמליות או שוויון שונות, עם הליכים לא -פרמטריים. ההבדלים הסטטיסטיים בין שתי קבוצות הוערכו עם סטודנטים דו-זנביים ט מבחנים. קבוצות מרובות הוערכו באמצעות מודלי ANOVA של Kruskal-Wallis, ואחריו בדיקות פוסט-הוק (מבחן ההשוואה המרובה של דאן) במידת הצורך. פ ערכים הנמוכים מ- 0.05 נחשבו משמעותיים. הנתונים מוצגים כאמצעי ± SEM.

כל הניסויים נערכו בהתאם להנחיות NIH לטיפול וטיפול בבעלי חיים במחקר ועם הסטנדרטים האתיים שהוגדרו בחוק הגרמני להגנה על חיות ניסוי. ניסויים אושרו על ידי מועצת המנהלים של אוניברסיטת גטינגן לרווחת בעלי חיים ומשרד רווחת בעלי החיים במדינת סקסוניה התחתונה.

אנו מודים למרצדס מאסק על תרומתם לניתוח האימונוהיסטוכימי הוגו קרוס סוליס על כך שסיפק את התמונה ההיסטולוגית של ה-IC Ursula Stalmann עבור אספקת נתוני aABR על עכברים מזדקנים Mark A. Rutherford, Nobert Dillier, Werner Hemmert, ו-Fred Wolf עבור הערות על כתב היד ו כריסטיאנה סנגר-פרייטאג, סנדרה גרקה, פיטר וניג ונינה דנקנברינק-ורדר לסיוע טכני. ברצוננו להודות לקרל דייסרות ואוליבר שלוטר על מתן הנגיף, ג'ון בריגנדה שהציג לנו העברת גנים חושית, וסימון קורט, אנדריי קראל, ג'ון מידלברוק, הולגר שולצה ומייקה וולמר על דיונים ועזרה בגירוי חשמלי והקלטות IC. . עבודה זו נתמכה על ידי משרד החינוך והמחקר הפדרלי הגרמני (מענק ברנשטיין לנוירוטכנולוגיה 01GQ0810, ל-T. Moser, ו- MED-EL גרמניה) קרן המחקר הגרמנית באמצעות המרכז למיקרוסקופיה ננומטרית ופיזיולוגיה מולקולרית של המוח (FZT 103, ל-S. Kügler, T. Salditt, and T. Moser and SFB889, to N. Strenzke and T. Moser) על ידי כספים של תוכנית המחקר התחרותי (CRP) מקרן המחקר הלאומית, סינגפור והמכון העולמי למעמד (WCI) התוכנית של קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF), במימון משרד החינוך, המדע והטכנולוגיה של קוריאה (MEST) (NRF WCI 2009-003, ל- G. Augustine).

הערה בנוגע להערכת כתב היד הזה: כתבי יד שנכתבו על ידי מדענים הקשורים לאוניברסיטת דיוק, אוניברסיטת צפון קרולינה בצ'פל היל, דיוק-NUS והמכון למחקר רפואי סנפורד-ברנהאם מטופלים לא על ידי חברי מערכת אלא על ידי עורכי המדע, המתייעצים עם נבחרים עורכים וסוקרים חיצוניים.

ניגוד עניינים: Gerhard Vogt ו-Carolyn W. Garnham הם עובדים של MED-EL, שגם תמכה כלכלית במחקר.

מידע הפניה: J Clin Invest. 2014124 (3): 1114–1129. doi:10.1172/JCI69050.

כתובתו הנוכחית של ויקטור ה. הרננדז היא: המחלקה לכימיה, אלקטרוניקה והנדסה ביו-רפואית, חטיבה למדעים והנדסה, אוניברסיטת גואנחואטו, גואנחואטו, מקסיקו.


מערכת השרירים-שלד, מערכת העצבים והמפרקים:

  • שרירים: מספקים את הכוח הדרוש באמצעות התכווצות
  • גידים: להצמיד את השרירים לעצמות
  • עצמות: משמשות כמעגן מוצק לשרירים. הם גם משנים את הגודל/כיוון של הכוחות שנוצרים על ידי השרירים
  • רצועות: מחברים עצם אחת לשנייה, ומגבילות את התנועה במפרקים כדי למנוע נקע
  • עצבים: לעורר את השרירים להתכווץ בדיוק
  • מפרקים: צמתים בין עצמות
  • סחוס: מפחית את החיכוך בין העצמות בנקודת המגע שלהן
  • נוזל סינוביאלי: משמן את המפרקים כדי להפחית את החיכוך
  • קפסולת מפרקים: אוטמת את המפרק ומחזיקה את הנוזל הסינוביאלי
  • מפרק ציר: מאפשר תנועה במישור אחד (כיפוף/הרחבה)

חלק מהמפרקים, כגון מפרק הירך, מאפשרים תנועה בשלושה מישורים (התכווצות/נסיגה, חטיפה/אדדוקציה וסיבוב)

איור 1: מבנה מפרק המרפק

שריר השלד מורכב מ סיבי שריר, תאים מרובי גרעינים. לכל סיב שריר יש מבנים גליליים הנקראים myofibrils. ב-myofibrils אלה נמצאים סרקומרים עם להקות בהירות וכהות כאחד. רצועות אלו משתרעות על פני כל המיופיברילים, מה שגורם לסיבי השריר להיראות מפוספסים. מסביב לכל מיופיברי, יש את רשת סרקופלזמית והמיטוכונדריה.

איור 2: מבנה השריר


Alhimar.com

שלב 1: מבוא לשאלה “ מה מעביר הודעות בין המוח לעצבים בכל הגוף?#8230 משדרים נוירוטריים הם עובדים מהירים, למרבה המזל. שידורים מהירים הם בעלי חשיבות מכרעת לאופן בו אנו תופסים ונעים ברחבי העולם.

2 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף? איזה אזור במוח קשור בעיקר לזיכרון? שאלה: תקופת המלחמה הקרה הסובייטית Beriev Be-12 נודעה ברוסית בשם "חייקה", על שם ציפור ים שהיא דומה לה. איזו ציפור זאת הייתה?

3 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

תשובה: נוירואסתטיקה מודדת כיצד המוח מעבד מה? תשובה: איזה תפקיד חיוני ממלאת האמיגדלה? תשובה: איזה חלק במוח מעבד טעם וריח? תשובה: על איזו מיומנות האונות הפרונטליות אינן אחראיות? תשובה: מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

4 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

5 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

שאר מערכת העצבים היא כמו רשת המעבירה הודעות הלוך ושוב מהמוח לחלקים שונים של הגוף. הוא עושה זאת באמצעות חוט השדרה, העובר מהמוח למטה דרך הגב. הוא מכיל עצבים דמויי חוטים המסתעפים לכל איבר וגוף. 1/16

6 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

נוירונים מאפשרים למוח ולגוף לתקשר על ידי העברת מידע חושי ופקודות מוטוריות כאותות חשמליים. הפעולות המורכבות ביותר של מערכת העצבים תלויות במסרים הנשלחים דרך נוירונים. יחד עם תאי התמיכה שלהם, נוירוגליה, נוירונים מהווים את כל רקמת מערכת העצבים.

7 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

כשהם מצטרפים, הם יוצרים את עצבי עמוד השדרה בצידי חוט השדרה. חוט השדרה מורכב מתאי עצב המשמשים להעברת מסרים בין המוח לעצבים ההיקפיים. עצבי עמוד השדרה מקבלים הודעות חושיות מעצבים זעירים הנמצאים באזורים כגון העור, האיברים הפנימיים והעצמות.

8 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

נוירונים באותות ממסר רקמות עצביות. כל רקמת העצבים, מהמוח דרך חוט השדרה ועד לענף העצבים הרחוק ביותר, כוללת תאים הנקראים נוירונים. נוירונים הם תאים טעונים: הם מוליכים אותות חשמליים כדי להעביר מידע דרך הגוף. נוירון טיפוסי מורכב מגוף תא, דנדריטים ואקסון עם אקסון …

9 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

עצבי עמוד השדרה הם עצבים גדולים יחסית המשרתים את כל הגוף מתחת לצוואר, מעבירים מידע חושי ומוטורי מהגוף ומעבירים מסרים לשרירים ולבלוטות. עצבי עמוד השדרה נושאים אותות מקולטנים ברחבי הגוף אל חוט השדרה. האותות הללו מועברים לאחר מכן למוח לצורך עיבוד.

10 .מה מעביר מסרים בין המוח לעצבים בכל הגוף?

עצבים אלה שולחים אותות בין המוח, חוט השדרה ואיברי גוף אחרים באמצעות דחפים עצביים. נוירונים מסווגים כנוירונים מוטוריים, תחושתיים או פנימיים. נוירונים מוטוריים נושאים מידע ממערכת העצבים המרכזית לאיברים, בלוטות ושרירים.

תוצאות חדשות

1 .מדיטציה לא תמיד מרגיעה. עבור כמה נבחרים, זה עלול להוביל לפסיכוזה.

מדיטציה משפיעה מאוד על המוח - ולחלק מהאנשים ישנן תופעות לוואי. עבור אנשים מסוימים, מדיטציה אינה מרגיעה.

תאריך פרסום: 2021-06-21T12:00:00.0000000Z

1 מהם תאי עצב, נוירונים & סינפסות? | פיזיולוגיה | ביולוגיה | FuseSchool
מה הם תאי עצב, נוירונים & סינפסות? | פיזיולוגיה | ביולוגיה | FuseSchool ישנם 3 סוגים שונים של נוירון, או תאי עצב, הנוירון הסנסורי שמזהה את האות, הממסר או הנוירון הביניים, והנוירונים המוטוריים המעוררים את התגובה. נבחן גם כיצד פועלות הסינפסות המעבירות את הדחף בין נוירונים#8230
צפה בסרטון: https://www.youtube.com/watch?v=n0Zc01e1Frw

1 .פסיכולוגיה פיזיולוגית

להעברת מסרים הלוך ושוב מהמוח לחלקים שונים של הגוף, בין אם הוא לוקח גירויים תחושתיים ושולח אותם למוח ובין אם …

2 .היווצרות רשתית

עורר את הנתיבים הסומטיים והשמיעתיים העולים שנית, סדרה של &משלוחים עולים מהיווצרות רשתית של גזע המוח התחתון דרך המוח האמצעי…

עמוד השדרה. עם זאת, רוב פעילות השרירים הינה רצונית, ותוצאה של אינטראקציות מורכבות בין אזורים שונים במוח. עצבים ש…

אולי תאהב גם את &hellip


תוצאות נציג

קוכליאוסטומיה אופטימלית היא קריטית ומגדילה את ההסתברות לניסוי מוצלח. המשמעות היא שהחלון רגיל, קטן, ואין פגיעה במבני השבלול הפנימי. לדוגמה, דימום מצביע על נזק של ה-stria vascularis. דוגמה טובה מוצגת ב איור 1 ב.

שימוש בעכברים מהונדסים ChR2, ChR2 מתבטא ב- SGNs בתוך השבלול (איור 1ג). תאורת אור כחול, בין אם על ידי µLED או בלייזר, מעוררת oABR גדול, השונה מ ABR אקוסטי (aABR) במשרעת ובצורת גל. oABR (איור 1F) יש אמפליטודות גדולות יותר מאשר aABR (איור 1E) אבל הם דומים ל-ABR חשמלי (eABR, איור 1G). זה יכול להתפרש כ-oABR ו-eABR המשקפים גיוס של יותר SGNs ו/או הפעלה מסונכרנת יותר של SGNs מאשר עבור aABR מעורר קול.

כדי לעורר eABR הוכנס CI חשמלי למכרסם (MED-EL) לחלון העגול. השתמשנו בפולסי זרם דו-פאזיים (80 μsec משך פאזה, 20 μsec משך interphase, 500 㯊, 6 Hz קצב גירוי) כדי לעורר תגובות ממוצעות ל-100 חזרות של גירוי. גירוי עם 2 אלקטרודות טונגסטן מבודדות זכוכית (אחת בפנים ואחת מחוץ לשבלול) אפשרית גם היא.

חשוב לציין כי oABR אינו ניתן לזיהוי בבעלי חיים מסוג בר, לאחר עיכוב תעלות נתרן בשער מתח או לאחר הקרבת בעלי החיים 39. ניסויי בקרה אלה הופכים את החימום כמנגנון העומד בבסיסם של ABRs מעוררים אופטית לבלתי סבירים.

אימתנו את התפשטות הפעילות במסלול השמיעה על ידי הקלטות חוץ -תאיות במערכת השמיעה המרכזית. לדוגמה, גירוי אופטוגנטי של השבלול עורר גם פעילות עצבית במוח התיכון השמיעתי (colliculus נחות, איור 2).

איור 1: הליך כירורגי, הכנת µLED והקלטת oABR. (אניתוח של שרירי הצוואר חושף את הבולה להתבונן בצורתו הכדורית האופיינית ובטבעת שבה חודר עור התוף לתוך העצם, שיכולה לשמש כנקודת ציון. סרגל קנה מידה 1  mm. (ב) פתיחת הבולה תחשוף את הפרומונטוריום. השבלול בוצע בסיבוב השבלול השני. ציוני דרך אחרים מסומנים, ביניהם העורק הדק. סרגל קנה מידה 1 מ"מ. (ג) ביטוי ChR2-YFP ב- SGNs. תיוג חיסוני עבור GFP (ירוק) ו- phalloidin-AF-568 (אדום). סרגל קנה מידה 50 µm. (ד) µLED, מחווט אך עדיין לא מנותב לתוך הנימים. סרגל קנה מידה 1 מ"מ. (ה), (ו), ਊnd (ז) דוגמאות מייצגות של aABR (קליק, 20 הרץ, 80 dB), oABR (2  msec, 1  Hz, 4  mW/mm 2) המושרה על ידי גירוי LED ו- eABR (900 㯊, 20 הרץ) באמצעות זכוכית- אלקטרודות טונגסטן מבודדות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: פוטנציאל שדה מקומי של ניסוי בודד שנרשם מה-IC לאחר גירוי שבלול אקוסטי, אופטוגנטי וחשמלי. ייצוג סכמטי של בדיקת ההקלטה הרב-ערוצית מצויר בצד שמאל של כל פאנל. (א) מצגות בודדות של צלילים טהורים עם תדרים שונים (80 dB SPL) מובילות לשיפוע ניכר של פעילות עם תדרים נמוכים יותר המובילים להפעלה שטחית יותר מתדרים גבוהים יותר. תצפית זו משמשת להערכת הכנסה מוצלחת של מערך ההקלטה הרב-ערוצי לתוך ה-IC. (ב) גירוי אופטי (24 mW, משך 6 אלפיות השנייה) ו- (ג) גירוי חשמלי (דו -פאסי, משך שלב 80 ו#x003bcsec, משך 20-#x003bcsec, 500 㯊) הוביל גם לפוטנציאלים של שדה מקומי ב- IC שהציגו לעיתים קרובות אמפליטודות תגובה דומות. (ד) אתר ניתוח כולל גם IC וגם חלק מהמוח הקטן. סרגל קנה מידה 5 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.


10 - מערכת העצבים ההיקפית

האוזן יכולה להיחשב כשלושה אזורים או תאים נפרדים הכוללים את האוזן החיצונית, האוזן התיכונה והעצם הזמנית והאוזן הפנימית (איור 14.1).

האוזן החיצונית מורכבת מאפרכסת (פינה), תעלת שמיעה חיצונית (או מיטוס), והקרום הטימפני בקצה המדיאלי של תעלת השמיעה.

חלל האוזן התיכונה כולל את עצמות האוזניים, הצינור השמיעתי (האוסטאכי או הלוע -סימפאני) המחבר את חלל האוזן התיכונה לנזופרינקס, והתרחבות חלל האוזן התיכונה בצורה של תאי אוויר בעצם הזמן.

האוזן הפנימית משובצת בחלק הפטרוס של העצם הטמפורלית ומורכבת ממבוך קרומי (אוטי) השוכן בתוך עצם צפופה המכונה הקפסולה האוטית, אשר נחפרת ליצירת המבוך העצמי (פריוטי) (1).

האוזן הפנימית היא איבר החושים הן לשמיעה והן לאיזון. האוזניים החיצוניות והתיכוניות הן המנגנון המוליך קול עבור החלק השמיעתי של האוזן הפנימית.

האוזן החיצונית מתפתחת מהחריץ הברכיאלי הראשון. האפרכסת החיצונית (פינה) נוצרת מהתמזגות של הגבעות או הפקעות (קבוצה של נפיחות רקמות מזנכימליות מהקשת הענפית הראשונה והשנייה) השוכנות סביב החלק החיצוני של החריץ הענף הראשון (2). תעלת השמיעה החיצונית נחשבת לשריד תקין של החריץ הענפי הראשון. הקרום הטימפני נוצר מהשקיות הענף הראשון והשני והחריץ הענפי הראשון (2). האקטודרם של הראשון


החריץ הענפי מעורר את האפיתל בצד החיצוני האנדודרם מהנרתיק הענפי הראשון מוליד את האפיתל בצד הפנימי והמזודרם של השקיקים הענפים הראשון והשני מוליד את רקמת החיבור המונחת בין האפיתליה החיצונית והפנימית. (איור 14.2) (2).

איור 14.1 חתך עטרה שעבר שינוי דרך האוזן ועצם הטמפורלית המתארים את התאים האנטומיים של האוזן: האוזניים החיצוניות, האמצעיות והפנימיות (נדפס מחדש באישור מ:

Hollinshead WH. האוזן. ב: Hollinshead WH, עורך אנטומיה למנתחים. מהדורה שלישית פילדלפיה: הארפר ושורה 1982: 159 221

האנטומיה של האוזן החיצונית נראית באיור 14.3. החלק החיצוני של האוזן החיצונית כולל את האפרכסת המובילה לתעלת השמיעה החיצונית. שלד האפרכסת מורכב מצלחת אחת של סחוס אלסטי התואם את צורת האוזן. האונה היא החלק היחיד באפרכסת נטול תמיכה בשלד. הסחוס של האפרכסת רציף עם זה של תעלת השמע החיצונית.

איור 14.2 ייצוג דיאגרמטי של האמבריולוגיה של האפיתליה של האוזניים הפנימיות, האמצעיות והחיצוניות.

האפרכסת מחוברת לגולגולת הגרמית על ידי שלוש רצועות: קדמית, עליונה ואחורית (1). הרצועה הקדמית מחברת את הסליל והטרגוס לתהליך הזיגומטי. הרצועה העליונה מחברת את עמוד השדרה של הסליל לשוליים העליונים של המעטוס החיצוני הגרמי. הרצועה האחורית מחברת את המשטח המדיאלי (הבולטות) של הקונכיה לתהליך המסטואיד. האפרכסת מעוגנת דרך המשכיות שלה עם סחוס הבשר ודרך העור והשרירים החיצוניים.

השרירים החיצוניים של האוזן כוללים את השרירים הקדמיים, העליונים והאחוריים. שרירים אלה בדרך כלל חסרי תפקוד אך עשויים להיות כפופים לשליטה מרצון (כמו בנענע באוזניים). ישנם גם שרירים פנימיים קטנים בקשר עם הסחוס של האוזן החיצונית, אך אין להם חשיבות נראית לעין. השרירים החיצוניים והפנימיים של האוזן מועצבים על ידי עצב הפנים.

איור 14.3 אנטומיה של האוזן החיצונית.

תעלת השמע החיצונית או המטוס משתרעת מהקונצ'ה ועד לגבול המדיאלי שלה, שהוא ההיבט החיצוני של קרום התוף. החלק הרוחבי של הדופן שלו מורכב מסחוס ורקמת חיבור (1) החלק המדיאלי של הדופן שלו מורכב מעצם. החלק הסחוס של תעלת השמיעה החיצונית מהווה מעט פחות ממחצית אורכו הכולל. סדקים בלתי קבועים, המכונים סדקים של סנטוריני, מתרחשים בסחוס סדקים אלו עלולים להעביר זיהום מהתעלה אל בלוטת הפרוטיד ואזורי המסטואיד השטחיים, או להיפך. החלק הגרמי של התעלה נוצר הן על ידי החלק הטימפני והן על החלק העטרוני של העצם הזמנית. החלקים הקדמיים, התחתונים והתחתונים האחוריים של הדופן הגרמית נוצרים על ידי החלק בצורת C של העצם הטמפורלית שפותח מהטבעת טימפניקוס של העובר. עם זאת, הטבעת אינה שלמה בחלק האחורי העליון של הדופן, וחלק זה של הדופן אצל מבוגרים נוצר על ידי החלקים הקשקשיים והפטרוסים של העצם הטמפורלית. אצל מבוגרים, הקירות הקדמיים והנחותים של התעלה הסחוס קשורים קשר הדוק לבלוטת הפרוטידים. הקיר הקדמי של התעלה הגרמית קשור קשר הדוק לקונדיל הלסת התחתונה, לדופן האחורית לתאי האוויר המסטואידים ולחלק המדיאלי של הקיר העליון להפסקה האפימפאנית.

הקרום התוף (עור התוף) ממוקם באלכסון בקצה תעלת השמע החיצונית, משופע מדיאלית הן מלמעלה למטה והן מאחור קדימה. הקרום התוף הוא יריעה סיבית המונחת בין תעלת השמע החיצונית לחלל האוזן התיכונה (איור 14.4). רקמת החיבור המשובצת בין שתי השכבות הללו מורכבת מסיבים מקרינים המחוברים למנובריום של ה-malleus ומחוזקים היקפית על ידי סיבים מעגליים. האחרונים מעובים בשולי הקרום התוף ליצירת טבעת פיברוסחוסית (annulus fibrocartilagineus membranae tympani), המחברת את הקרום התוף לסולקוס התוף של העצם הטמפורלית. בחלקו העליון של הממברנה הטימפנית, ישנו אזור מוגבל שבו סיבי רקמת החיבור חסרים אזור זה מכונה pars flaccida, או קרום שרפנל. באזור זה, החלק הטימפני של העצם הזמנית חסר פער זה מכונה פנאי הטימפני, או החריץ של ריבינוס. הקרום התוף נצמד לעצם הטמפורלית. שאר הקרום התוף, שבו יש סיבי רקמת חיבור שלמים, מכונה pars tensa.

ההיבט החיצוני של הממברנה הטימפנית הוא קעור. מרכז הקעור מכונה אומבו, שהוא נקודת ההתקשרות החזקה של המנובריום של ה-malleus לקרום התוף. בחלק הקדמי של החלק העליון של הממברנה הטימפנית, התהליך הרוחבי של המאלוס מחובר מנקודת התקשרות זו, הקפלים הקדמיים והאחוריים עוברים אל הטבעת הסחוס ומפרידים בין pars flaccida לבין pars tensa. בבדיקות אוטוסקופיות של קרום התוף, האזור הבהיר של החזר האור הנוכח כלפי מטה וקדימה מהאומבו מכונה קונוס האור.

מבחינה היסטולוגית, האפרכוס הוא למעשה מבנה עורני המורכב מאפיתל קשקשיים קרטיניזיים ומרובדים עם מבנים אדנקסליים עוריים קשורים הכוללים זקיקי שיער, בלוטות החלב ובלוטות זיעה אקרין (איור 14.5). בנוסף לזקיקי השיער ובלוטות החלב, השליש החיצוני של תעלת השמיעה החיצונית ראוי לציון בנוכחותן של בלוטות אפוקריניות (הנקראות בלוטות ceruminal) המחליפות את בלוטות האקריניות הנראות בדרמיס האווריקולרי (איור 14.6). בלוטות הזרע מייצרות זרעים ומסודרות באשכולות


מורכב מתאי קובידיים עם ציטופלזמה אאוזינופילית, המכיל לרוב פיגמנט גרגירי, צהוב-זהוב. לתאים אלה יש טיפות הפרשה לאורך הגבול הלומינלי שלהם. היקפיים לתאי ההפרשה הם תאים מיואפיתליים שטוחים. הצינורות של בלוטות המוח מסתיימות בזקיק השערה או בעור. הצינורות של בלוטות המוח חסרות תאים אפוקריניים או מיואפיתל. בחלק הפנימי של תעלת השמיעה החיצונית, בלוטות זרעים ושאר המבנים הנספחים נעדרים.

איור 14.4 מבט חיצוני (לרוחב) של הממברנה הטימפנית.

איור 14.5 האפרכסת היא מבנה עורני המורכב מבחינה היסטולוגית מאפיתל קשקש מרובד קרטיני עם מבנים אדנקסליים עוריים קשורים הכוללים זקיקי שיער, בלוטות החלב ובלוטות זיעה אקרין.

איור 14.6 בנוסף לזקיקי השיער ובלוטות החלב, השליש החיצוני של תעלת השמיעה החיצונית ראוי לציון בנוכחותן של בלוטות אפוקריניות מתוקנות הנקראות בלוטות ceruminal המחליפות את בלוטות האקריניות הנראות בדרמיס האווריקולרי. בלוטות הזרע הן תת רירית במיקום והן מסודרות באשכולות או באונות. ב. בלוטות הזרע מורכבות משתי שכבות תאים, כולל התאים הפנימיים או המפרישים (המכילים זרעים תוך-ציטופלסמיים ומופיעים כפיגמנטציה גרגירית, זהובה-צהובה) ותאים מיואפיתליים המופיעים שטחים הממוקמים היקפיים לתאי ההפרשה. מבחינה מוקדית, תאי ההפרשה מראים הפרשה מסוג הולוקרינית (עריפת ראש).

הרקמה התת-עורית מורכבת מרקמות פיברו-חיבוריות, שומן וסיבים מסוג אלסטי, המעניקים לאפרכסת את תמיכתה המבנית (איור 14.7). תנוך האוזן נטול סחוס ומוחלף ברפידה של רקמת שומן. הפריכונדריום מורכב מרקמת חיבור כלי דם רופפת.

בדומה לאפרכסת, תעלת השמיעה החיצונית מרופדת על ידי אפיתל קשקשיים קרטיניזציה המשתרעת לכלול את כל התעלה ומכסה את ההיבט החיצוני של הקרום הטימפני. לקרום הטימפני יש אזור בילמיניזציה מרכזי, כולל לרוחב מסודר לרוחב


וסיבים קולגנים מסודרים באופן מעגלי (איור 14.8). שני השלישים הפנימיים של תעלת השמיעה החיצונית מכילים עצם ולא סחוס. מכיוון שמבנים אדפקסליים נעדרים, ישנו הדבקה קרובה יחסית של האפיתל לעצם התת -קרקעית.

איור 14.7 א. הסחוס של האוזן החיצונית אלסטי. ב.כתמים אלסטיים מראים את הכמות הרבה של סיבים אלסטיים (כתמים שחורים) בסחוס האופרניים.

איור 14.8 חתך של pars tensa של קרום התוף. ניתן להבחין בין השכבות הבאות משמאל לימין: אפיתל האוזן התיכונה, lamina propria, סידור מעגלי של סיבים קולגנים (כלומר, בזווית ישרה לשכבה הקודמת), סידור רדיאלי של סיבים קולגנים, lamina propria ואפיתל קשקשי שכבות.

איור 14.9 סיכום מסלולי ההגירה על הממברנה הטימפנית כפי שנקבע על ידי צילום סדרתי של סימני צבע. הממברנה הטימפנית ואפיתל התעלה החיצונית העמוקה הסמוכה מתוארים כמתבוננים בפנים. קיימים שני מסלולים נפרדים: א' העוברים כלפי מעלה לאורך לשון של אפיתל ומעל ידית ה- malleus כדי להצטרף לאפיתל, נעים בכיוון posterosupperior מעל אזור pars flaccida (Zone 1), ו-B. מסלול רדיאלי שנע בצנטריפוגלית מ- ה-pars flaccida והידית של אזורי malleus לפריפריה (אזור 2). הזמנים הניתנים לכל אזור הם השבועות הנדרשים לניקוי מלא של הצבע מאותו אזור.

הגירה אפיתלית שמיעתית

נדידת אפיתל שמיעתית מייצגת את המנגנון שבאמצעותו מוסר הקרטין מקרום התוף. ללא תהליך ניקוי עצמי כזה, קשקשי הקרטין המיוצרים בדרך כלל על ידי האפיתל השכבתי של הקרום התוף יצטברו ללא הרף ויפריעו להולכת הקול דרך הקרום התוף. האפיתל כולו, כולל קראטין, עובר מהקרום הטימפני אל תעלת השמע החיצונית העמוקה. מתעלת השמע החיצונית העמוקה, האפיתל נע לרוחב אל המפגש בין התעלה העמוקה (הסחוסית) לבין תעלת הסחוס, שם הוא מנותק (3, 4, 5).

נדידת אפיתל שמיעה מתרחשת בשני מסלולים נפרדים ונפרדים (איור 14.9) (6). במסלול אחד, האפיתל נע כלפי מעלה מעל ידית ה- malleus ולאחר מכן posterosupperiorly על פני pars flaccida, נע לרוחב על פני התעלה העמוקה (איור 14.10). המסלול השני מתרחק באופן רדיאלי מהידית של המאלוס והפלאסידה לפריפריה של הממברנה הטימפנית ולאחר מכן אל התעלה העמוקה (איור 14.11). Michaels and Soucek (3, 4, 5) העריכו בהרחבה את תהליך נדידת האפיתל השמיעתי ותאם את המסלולים להתפתחות האפיתליה של הקרום התוף והתעלה החיצונית העמוקה בעובר ובעובר (6). תהליך נדידת אפיתל שמיעתי הורגש כמייצג פתוגנזה אפשרית להתפתחות כולסטאטומה


(ראה למטה). עם זאת, אין הוכחות חד משמעיות הקושרות את נדידת האפיתל השמיעתי להתפתחות כולסטאטומה.

איור 14.10 מסלול נדידת האפיתל השמיעתי כפי שמוצג על ידי תנועת צבע כחול על גבי קרום הטימפני. הצבע נראה ביום בו הוא סומק, רק קדמי ונחות מהתהליך הרוחבי של המאלוס. בתצלום הבא, שצולם כעבור 9 ימים, הוא נע אחורה ועליון לשכב מעל המבנה הזה. 13 ימים לאחר מכן, בתצלום השלישי, הוא חצה את אזור pars flaccida, נע באותו כיוון לעבר התעלה החיצונית.

חלל האוזן התיכונה מתפתח מהחדירה של הכיס הענף הראשון (הצינור הלועי) מהלוע הפרימיטיבי. צינור השמיעה וחלל הטימפני מתפתחים מהאנדודרם של הכיס הענפי הראשון הבורת מתפתחים מהמזודרם של הקשת הענפית הראשונה (סחוס של מקל), בעוד שהסטים מתפתחים מהמזודרם של הקשת הענפית השנייה (סחוס רייכרט) ( איור 14.2) (2).

איור 14.11 בקרום הטימפני המרופף הזה, ניתן לראות מערך לא סדיר של צבע על הידית של אזור המאלוס ביום השישי לאחר השקעתו. עד היום החמישה עשר, בתצלום השני, נקודה עגולה שהייתה ממש מאחור לידית ה-malleus נפרדה ומתחילה לנוע אחורה, מסת הצבע העיקרית נעה כלפי מעלה באופן נפרד לאורך ידית ה-malleus. תהליך זה התקדם ביום העשרים ושבעה בתצלום השלישי, כאשר הצבע האחורי הגיע לקצה האחורי של הקרום התוף והמסה הגדולה שנמצאת כעת על פני ה-pars flaccida בזווית שהשתנתה כעת לזווית אחורית.

האוזן התיכונה, או חלל התוף, שוכנת בתוך העצם הטמפורלית בין קרום התוף והחלקים הקשקשיים של עצם הטמפורלית לרוחב והחלק הפטרוסי של עצם הטמפורלית המקיפה את האוזן הפנימית מדיאלית. הגבולות האנטומיים של החלל הטימפני כוללים (1, 7, 8):

היבט לרוחב או פנימי המורכב על ידי הקרום התוף והחלק הקשקשי של העצם הטמפורלית

היבט מדיאלי הגובל בחלק הפטרוני של העצם הזמנית

עליון (גג) תחום על ידי ה-tegmen tympani (צלחת דקיקה של עצם המפרידה בין חלל האוזן התיכונה לחלל הגולגולת)

היבט נחות (רצפה) הגובל בצלחת דקה של עצם המפרידה בין החלל הטימפני לנורה העליונה של וריד הצוואר הפנימי.

היבט קדמי מתוחם על ידי צלחת דקה של עצם המפרידה בין חלל התוף לתעלת הצוואר (המאכלסת את עורק הצוואר הפנימי)

היבט אחורי המתוחם על ידי החלק הפטרי של העצם הזמנית, המכיל את האנטרום המסטואיד ותאי האוויר המסטואידים

חלל התוף מתקשר קדמית עם הלוע האף דרך צינור השמיעה, והוא מתקשר מאחור עם תאי האוויר של המסטואיד דרך האדיטוס והאנטרום המסטואיד.

התוכן של חלל הטימפני כולל את האוזיקלים (מליוס, incus, ו stapes), רצועות של האוזיקלים, גידים של השרירים העצם, צינור השמיעה, חלל טימפני תקין, הפסקה אפימפית, חלל מאסטואיד ו chorda tympani של עצב הפנים ( עצב גולגולתי VII). האוזניים התיכוניות והחיצוניות מתפקדות כצינורות להולכת קול עבור החלק השמיעתי של האוזן הפנימית.

חלל הטימפני משתרע מעל לרמה של הקרום הטימפני כאשר ההפסקה האפימפית (עליית הגג). באזור זה שוכנים ראש המאלוס וגוף התהליך הקצר של החריר. השקע האפיטימפני מזדקר לרוחב מעל המטוס האקוסטי החיצוני, זה חלק זה של חלל התוף שחלק מהחלק הקשקשי של עצם הרקה הוא הדופן הצדדית שלו.

הגג של חלל התוף הוא ה-tegmen tympani, צלחת דקה של עצם המפרידה בין חלל האוזן התיכונה לבין


חלל גולגולת. אצל ילדים, התפר הפטרוסקוומי הבלתי מוסמך של טימפני הטגמן עשוי לאפשר מעבר ישיר של זיהום מהאוזן התיכונה לקרום המוח של הפוסה הגולגולת האמצעית (1). אצל מבוגרים, במיוחד בהיסטוריה ארוכת שנים של דלקת אוזן תיכונה כרונית, פשרה של טימפני הטגמן עלולה לגרום לאנצפלוצלה נרכשת, שבה רקמות מסוג גליה נמצאות בתוך חלל האוזן התיכונה. במבוגרים, ורידים מהאוזן התיכונה מחוררים את התפר הפטרוסקוומי המסתיים בסינוסים הפטרוסקוויים ובסינוסים הפטרוסליים המעולים יותר ועשויים להעביר זיהום ישירות לסינוסים הוורידים הגולגולתיים (1).

רצפת החלל הטימפני היא בדרך כלל צלחת דקה של עצם המפרידה בין החלל לווריד הפנימי. בנוכחות נורה מעולה גדולה של הווריד הצוואר הפנימי, היא עלולה להתנפח לתוך האוזן התיכונה ועלולה להציג התנתקות (9).

הקיר האחורי של החלל הטימפני נפתח דרך האנטרום המודם הצר באנטרום האנטרום הרחם (הטימפני). מתחת לאדיטוס ישנה עצם דקה יחסית המפרידה בין חלל התוף מהאנטרום, ומהקיר האחורי הזה מבצבצת הבולטת הפירמידלית, עם צמצם בפסגה שממנו מועבר הגיד של שריר הסטפדיוס. מעל ומאחורי הבולט הפירמידי, עצב הפנים מתעקל כלפי מטה כדי לשנות את מסלולו מאופק לאנכי. ציפורת האקורדה, הנובעת מעצב הפנים, נכנסת לאחר מכן לחלל הטימפני דרך תעלת האקורדה בדופן האחורית.

החלק התחתון של הקיר הקדמי הוא חלק מקודקוד העטרה. אזור זה מורכב מצלחת דקה של עצם (שעשויה להיות לא שלמה או עשויה להכיל תאי אוויר) המפרידה בין החלל לתעלת הצוואר שבה נמצא עורק הצוואר הפנימי. החלק העליון של הקיר הקדמי לקוי מאחר והתעלה המכילה את שריר הטימפני של הטנסור נפתחת במיקום זה, ומיד מתחת לאזור זה נמצא פתח הטימפני של צינור השמיעה.

הקיר המדיאלי של חלל הטימפני הוא החלק הפטרוסי של העצם הזמנית המקיפה את האוזן הפנימית ומפריד בין חלל האוזן התיכונה לחלל האוזן הפנימית.

מספר סימנים בעלי חשיבות נמצאים על פני השטח שלו, כולל הבולטות הרחבה המופקת מהקצה הקדמי של התעלה החצי-עגולה הצדדית והבלטה של ​​תעלת הפנים (החצוצרה) שנוצרת על ידי החלק האופקי של עצב הפנים במהלכו בין התעלה הפנימית ל אוזניים אמצעיות. תהליך השבלול מעביר את הגיד של שריר הטנזור הטימפני. הקודקוד שלו הוא ציון הדרך למיקום הפנייה (ג'ניקולום, או סוג חיצוני) בין החלקים האופקיים המכוונים אחורית ואחורית של עצב הפנים. מיד מתחת לתעלת הפנים נמצאת fossula fenestrae vestibuli (גומחה ה-stapes) היא מכילה את החלון הסגלגל, שנסגר בבסיס ה-stapes. מתחת לחלון הסגלגל נמצא הנחל הנוצר מהתפנית הבסיסית של השבלול. מקלעת עצב התוף שוכנת על הצוק. מתחת לחלק האחורי של הנחל, פוסלת השבלול (נישת החלון העגול) מובילה לחלון העגול או לשבלול הזבובים. מאחורי הנחל נמצא דיכאון המכונה סינוס הטימפני, אתר שעשוי להדביק זיהומים ועלול להעביר זיהומים לקצה האמפולרי של התעלה האחורית ולקצה האחורי של התעלה הרוחבית אם הזיהום נמצא עמוק (1).

אוזיקים ושרירים באוזן התיכונה

עצמות האוזן התיכונה, או עצמות השתן, כוללות את המאלוס, החתך והצירים (איור 14.12). חלקי המאלוס כוללים ראש, זנק עליון ותחתון (ידית), תהליך רוחבי ותהליך קדמי. המלאוס מחובר באופן הדוק לקרום התוף על ידי המנובריום (הידית) שלו והתהליך הרוחבי שלו, בעוד שראשו מבצבץ מעל השקע האפיטימפני כדי להתפרק עם גוף האינקוס. התהליך הקדמי (הארוך) (processus gracilis) של המאלוס משתרע במורד האלכסון כלפי מטה מהצוואר לכיוון הסדק הטימפנוסקוומי. אצל תינוקות, התהליך הקדמי עשוי להגיע לסדק הטימפנוסקוומי אך אצל מבוגרים החלק הדיסטלי הופך לרקמת חיבור ויוצר את הרצועה הקדמית של המאלוס (1). ה-malleus מחובר גם לדופן התוף על ידי רצועות מליאריות עליונות ולרוחב. הרצועה הרוחבית מחברת את צוואר המאלוס לשולי החריץ הטימפני.

חלקי החממה כוללים את גופו ואת התהליכים הארוכים והקצרים. גוף האינקוס מוצמד לראש ה-malleus ושוכב בשקע האפיטומפני. התהליך הקצר (crus) נעוץ בשקע המכונה פוסה של החריר, הנמצא בדופן האחורית של חלל הטימפני מתחת לאדוטוס ad antrum. התהליך הארוך (crus) של החבילה יורד במקביל ומעט פוסטומדיאלי למנובריום של המאלוס אך בקצהו התחתון הופך מדיאלי לביטוי עם הצירים (1). התוספת מוחזקת במקומה על ידי רצועה אחורית המתחברת לתהליך הקצר שלה ועל ידי רצועה מעולה לחיבור לגוף. ההתרחבות הכרונית של הצלב הארוך של החריר (במפרק האינקודומליאלי) מכונה התהליך העדתי.

הסטאפס נוצר על ידי שתי הקרורה שלו, ראש השוכן בצומת הקרורה ולוחית רגליים המונחת על החלון הסגלגל (איור 14.13). ראש ה-stapes מתארח עם האינקוס. מהביטוי שלו עם האינקוס, ה


stapes עובר כמעט אופקית לחלון הסגלגל (הווסטיבולרי). לוח כף הרגל של הצירים מחובר לחלון הסגלגל על ​​ידי הרצועה הטבעתית. האחרון, טבעת של סיבים אלסטיים, מאפשרת תנועה של הצמידים אך אוטמת כל רווח פוטנציאלי בין לוחית הרגל שלו לקצוות החלון הסגלגל.

איור 14.12 תיאור דיאגרמטי של האנטומיה של עצמות האוזן התיכונה: א. היבט חזיתי (מסובב ב-90 בערך), ו-B. היבט מדיאלי. (נדפס מחדש באישור מ

Hollinshead WH. האוזן. ב: Hollinshead WH, עורך אנטומיה למנתחים. מהדורה שלישית פילדלפיה: הארפר אנד רו 1982: 159 122.

המפרקים האינקומדומלאריים והאינקודוסטסטדיים הם סינוביאלית (diarthroidal) (ראה להלן). בנוסף לרצועות שלהם, ל-stapes ול-manubrium של ה- malleus יש שרירים מחוברים אליהם. שריר ה-stapedius מפחית את הסטייה של בסיס ה-staped על ידי התכווצות הרפלקס שלו. תפקידים חשובים המיוחסים לשריר stapedius הם להגן על האוזן הפנימית מפני צליל מוגזם ולשפר את האפליה לתדרים גבוהים יותר בדיבור. שריר ה- stapedius עצבני על ידי ענף של עצב הפנים.

איור 14.13 סיכות כרותות שלמות, המציגות (משמאל לימין) את ראשו, שתי קרורות ופלטת רגליים.

שריר הטימפני של הטנסור שואב את המנובריום מדיאלית, ובכך מהדק את הקרום הטימפני. שריר הטנסור טימפני מורגש בעיקר כמגן מפני רעש מוגזם אך גם מתפקד, בשילוב עם שריר tensor veli palitini, להגיב לבליעה ולגירוי חשמלי מהלשון. פעולתם של שני השרירים הללו מזרימה אוויר מהחלל הטימפני לתוך צינור השמיעה, מכריחה אוויר לתוך האף והעוזר ומסייעת בפתיחת הקושי (10). שריר הטנזור טימפני מועצב על ידי ענף של העצב המנדיבולרי.

צינור שמיעתי (אוסטכי או פרינגוטימפאני).

צינור השמיעה משתרע מאוסטיום הטימפני שלו גבוה על הקיר הקדמי של חלל הטימפני אל אוסטיום אף -גרון הממוקם אחורי לקונכיית האף הנחותה (1). הצינור אינו ישר אך מעט בצורת S. אצל מבוגר, האוסטיום הטימפני גבוה בכ- 2 עד 2.5 סנטימטרים מהקצה האף -גרון שהצינור עובר כלפי מטה, מדיאלית, וקדמית אל הנזופרינקס. אורך הצינור אצל מבוגרים נע בין 31 ל-38 מ"מ (11). אצל תינוקות הצינור קצר יותר, רחב יחסית ואופקי יותר במהלכו ולכן מסלול קל יותר לזיהומים העולים מהאף לחלל הטימפני.

ניתן לחלק את הצינור לחלק אוססי ולחלק סחוס. לחלק התעלה או לתעלה יש דופן גרמית והיא השליש הצידי, או הטימפני, של הצינור. לשני שליש האנטרוםדיאלי יש דופן סחוס ורקמת חיבור והוא מכונה החלק הסחוסי של


הצינור. הצינורות הסחוסיים והעוף נפגשים בזווית קהה.

מבחינה היסטולוגית, רירית האפיתל של החלל הטימפני היא שכבה אחת של אפיתל נשימתי של אפיתל שטוח עד קובילי (איור 14.14). בתנאים רגילים, אין אלמנטים בלוטיים בתוך האוזן התיכונה, נוכחות אפיתל בלוטות באוזן התיכונה היא חריגה (ראה להלן תחת אבנורמליות סלקטיביות). יתר על כן, אפיתל קשקשי שכבות אינו קיים בחלל התוף בתנאים רגילים וגם לא מתרחשת מטפלזיה קשקשית באוזן התיכונה (5). אפיתל עמודי מסווג מסולסל עשוי להימצא במדבקות מוגבלות בין האפיתל המשוטח או הקובואידלי.

הציפוי של צינור השמיעה הוא אפיתל מסורבל נמוך לאורך רובו, למעט כשהוא מתקרב לקצה האף והלוע, שם הוא הופך לאפיתל עמודי מסולסל, המכוסה תאי גביע. בחלקו הסחוס, הוא מכיל גם בלוטות סרוצין (איור 14.15). צינורות השמיעה מכילים מרכיב לימפואידי, במיוחד בילדים, המכונה שקד החצוצרות של גרלך (איור 14.16). היפרפלזיה ריאקטיבית של מרכיב לימפואידי זה, במיוחד בילדים, עלולה לסגור את צינור השמיעה, ולספק סביבה רצויה לדלקת האוזן. רירית החלק האוזסי של צינור השמיעה מופרדת מתעלת הצוואר על ידי צלחת עצם דקה בעובי 1 מ"מ (5). דליקה של תעלת הצוואר היא תכופה למדי (12).קרצינומה קשקשית של האוזן התיכונה או צינור השמיעה, אירוע נדיר, עשויה לחדור בקלות לאזור זה ולקבל גישה לעורק הצוואר, עם פוטנציאל להפצה נרחבת (13). הסחוס של החלק האף-לוע של צינור השמיעה הוא מסוג היאלין.

איור 14.14 רירית האפיתל של חלל הטימפני היא שכבה אחת של אפיתל (קובוידאלי לנשימה). בתנאים רגילים, בלוטות אינן מזוהות בתוך חלל הטימפני.

איור 14.15 חלק סחוס של צינור השמיעה עם בלוטות סרום.

תאי האוויר המסטואידיים מייצגים רשת של חללים מתקשרים הנובעים מחלל התוף (5). כל תא אוויר מרופד על ידי אפיתל שטוח עד קובילי, המונח על periosteum המכסה מסגרת דקה של עצם למיאלית (איור 14.17).

פנאומטיזציה של העצם הטמפורלית

בילוד, עצם המסטואיד הבסיסית מכילה חלל אוויר יחיד, האנטרום, מוקף בעצם דיפלאית.


המכילים אלמנטים המטופואטיים (14). עם התפתחות תהליך המסטואיד, חללי המח מוחים. המרכיב המזנכימלי הכובש את החלל נספג והתאים המכילים אוויר מתפתח הופכים מרופדים על ידי האפיתל האנדודרמי המתקדם. תהליך המסטואיד מתנשא ללא הרף אצל מבוגרים, אם כי לא אצל התינוק. התאים צומחים מתוך האנטרום, כמו גם זה מזה, ויוצרים שרשראות משולבות מורכבות של חללים דקיקים שנפתחים זה לזה. כנראה שבאנטרום יש תמיד תאי אוויר תהליך המסטואיד הוא בדרך כלל אחד מכמה סוגים, כולל פנאומטיזציה (מכילים תאי אוויר), דיפלואיים (מכילים מח), מעורב (מכיל תאי אוויר ומוח), או טרשתי. כ -80% מהמאסטואידים מנופחים היטב בגיל 3 או 4 שנים, אך אצל כ -20% מהאנשים, פנאומטיזציה רגילה לא מתרחשת (1, 15).

איור 14.16 רירית של צינור השמיעה. בטנה היא של אפיתל עמודי מסולסל. ב lamina propria מתחת, יש לימפוציטים רבים שהם כנראה תוצאה של דלקת.

איור 14.17 א. תאי אוויר מאסטואידים (מרכז), קרום טימפני (ימין למטה), אפיתל קשקש של החלק האוססי של התעלה החיצונית (מימין). שימו לב לכיסוי הדק של העור מעל תעלת האוזן החיצונית וקרבת העצם אליו. B. הגדלה גבוהה יותר מציגה את שכבת האפיתל הדקה מאוד של תאי האוויר המסטואידיים הנחים על פריזוטום המכסה את עצם הלמלרית.

איור 14.18 לוחית רגל מהדקים המראה התמדה של סחוס.

אוזני האוזן התיכונה מתפתחים מסחוס עם מרכז עצם אחד של עצם אין עצם אפיזילי. ההתמדה של הסחוס בכל אחת מהאוסטיקלים (איור 14.18) והתפצלות הצירים ליצירת הקרורה עם פורמאן החותם ביניהם מבדילה את עצמות האוזן התיכונה מעצמות ארוכות אחרות (5).

ראש הסיבים בנוי מעצם אנדוכונדרית עם כובע סחוס במפרק האינקודוסטפדיאלי. ה-crura של ה-stapes נוצרים מעצם periosteal בלבד. מההיבט של האוזן התיכונה של לוחית הרגל של הסטאפס ועד למשטח הווסטיבולרי שלה, הממצאים ההיסטולוגיים כוללים את האפיתל הפחוס עד הקובאי של חלל התוף, שכבה דקה של עצם, סחוס ושכבת תאי אפיתל בודדת (פרילימפטית) שטוחה (איור 14.19). .

איור 14.19 לוחית כף הרגל. מתחת לאפיתל הקובי של האוזן התיכונה (למעלה), יש שכבה דקה של עצם. מתחת לכך, לוחית הרגליים מורכבת מסחוס, וישנה שכבת תאים שטוחה בסיסית הכוללת את ציפוי הפרוזדור.

איור 14.20 א מפרק אינקודומאלאלי. שימו לב לקפסולת המפרק בכל קצה המפרק. החלל המפרק תפוס על ידי הסחוס הפיברו של הדיסק המפרקי. B. מבט כוח גבוה יותר של המפרק האינקודומאליאלי ציין קצה אחד של קפסולת המפרק ודיסק מפרקי.

למאלוס ולתבנית יש כיסוי חיצוני של שכבת העצם הפרוסטיסטלית וליבה פנימית של עצם אנדוכונדרית עם מערכות האבריאניות מעוצבות היטב. המניובריום (הידית) של המאלוס מכוסה בעיקר על ידי סחוס שמור ולא עצם פרוסטיאלית. כל הליבה הפנימית של המנובריום, כמו גם שאר ה-malleus, מורכבת מעצם אנדוכונדרלית. התהליך הקדמי נוצר בקרום מוקדם בחיי העובר ומתמזג עם ה-malleus לאחר היווצרותו (5). בהיבט העליון שלו, המנובריום מופרד מהקרום התוף על ידי רצועה המכוסה על ידי אפיתל האוזן התיכונה. התהליך הקצר של החריגה מראה קצה של סחוס לא מוסמך.

הן המפרקים האינקודומאלאליים והן המפרקים האינקודוסטאפדיאליים הם דיארתרודיאליים. אפיתל האוזן התיכונה קיים על המשטח החיצוני של כמוסת המפרק, וקרום סינוביאלי קיים על פניו הפנימיים. הקפסולה המפרק מורכבת מרקמה סיבית בעלת תכולת סיבים אלסטיים גבוהה (5). הדיסק המפרקי, המייצג את הרווח בין הקצוות המפרקים, מורכב בעיקר מסחוסי פיברו (איור 14.20). התהליכים המפרקיים הן של המאלוס והן של החבל מכוסים בסחוס.

הרצועה הטבעתית קושרת את הקצה הסחוס של פלטת כף הרגל לשוליות הסחוס של החלון הווסטיבולרי (מפרק stapediovestibular) (איור 14.21) ומורכבת מרקמה סיבית, כאשר סיבים אלסטיים בולטים ליד משטחי הרצועה (16). הסחוס מכסה גם את המשטחים המפרקיים של המפרקים stapediovestibular.

Fissula ante fenestrum היא התעלה המקשרת בין האוזן התיכונה לבין המבואה. הוא מונח בעצם רק הקדמי למפרק stapediovestibular ומתפתח כחריץ מלא ברקמה סיבית שלעתים קרובות סחוס קשור (איור 14.22).

שרירי האוזן התיכונה, כולל שרירי הטמנסור והטפדיוס (tensor tympani), מורכבים מגיד מרכזי הנוצר על ידי רקמה אלסטית וסיבי שריר מקרינים ממנה (איור 14.23). תצורה זו תוארה כצורת נוצה. לשריר הטנסור tympani יש מרכיב בולט של רקמת שומן בוגרת (איור 14.24) שמאמינים שהוא מתפקד כבידוד לשבלול מפני השפעות חשמליות מההתכווצות שלו (5).

איור 14.21 מפרק Stapediovestibular, חלק מצלחת כף הרגל של סיכות, דופן מבוך גרמי סמוך, וצלב של סיכות. לוחית הרגליים מציגה שכבת סחוס על פני השטח הוסטיבולרי שלה, שהיא רציפה עם הסחוס של המפרק stapediovestibular. (M, חלל האוזן התיכונה V, חלל הפרוזדור)

החלוקה הראשונה של האוזן להתפתח היא האוזן הפנימית, המופיעה לקראת סוף החודש הראשון להריון (2, 17). המבוך הממברני, הכולל את הצינוריות, השקעים, הצינורות החצי -עגולים, צינור השבלול ושק האנדולימפה, נובע מעיבוי הפלסודלי של האקטודרם והופך להיות שלפוחית ​​אוטיקית סגורה (אוטוציסט). שלפוחית ​​האוזן נוצרת מהפלישה של אקטודרם השטח, הממוקם משני צדי הצלחת העצבית, לתוך המזנכימה. פלישה זו מאבדת בסופו של דבר את הקשר שלה עם אקטודרם השטח. המבוך הממברני, שהוא בעצם צינורי ושקעי, מלא בנוזל, האנדולימפה או הנוזל האנדולימפי. ההתפתחות המוקדמת של המבוך הקרום מתרחשת במזנכימה ובהמשך בסחוס המיועד ליצירת החלק הפטרי של העצם הזמנית (1). המבוך הקרום טמון בחללים שנחפרו מהם


המזנכיים או הסחוס הזה. החלל השוכן בין המשטח הפנימי של הקיר הגרמי למשטח החיצוני של המבוך הממברני הוא החלל הפרילימפטי. המרחב הפרילימפי מתפתח סביב המבוך הממברני על ידי מיזוג של חללים מזנכימיים ליצירת חלקים גדולים יותר המקיפים את החלק הקרומי. המבוך הגרמי, כולל הפרוזדור, תעלות חצי עיגול ושבלול, עולה מהמזנכימה סביב שלפוחית ​​השתן (2, 17, 18).

איור 14.22 Fissula ante fenestrum הוא התעלה בתוך העצם המקשרת בין האוזן התיכונה לפרוזדור ומתפתחת כחריץ מלא ברקמה סיבית.

איור 14.23 שריר סטפדיוס וגיד. סיבי שריר השלד והרצועות הסיביות ביניהם מקרינים לגיד.

איור 14.24 שריר טנסור טימפני המראה את נוכחותו של רכיב רקמת שומן בוגר.

איור 14.25 סכמטי המתאר את המבוך האוססי.

האוזן הפנימית (הפנימית), או המבוך, מוטבעת בתוך החלק התחתון של העצם הזמנית וכוללת את החלק המדיאלי של העצם הזמנית הצמודה לחלל הגולגולת. האוזן הפנימית מכילה את המבוך הקרומי, אשר מוקף בשכבה עצם או במעטפת גרמית המכונה המבוך העצם (הגרמי) (איור 14.25). המבוך הקרום מכיל את השבלול, שהוא איבר השמיעה, ואת המערכת הווסטיבולרית, שהיא מערכת האיזון (שיווי משקל).

מבוך אוסאוס (כמוסה אוטית)

המבוך העצמי מורכב מהפרוזדור והקפסולה השבלולית. החלק המרכזי של חלל המבוך העצם הוא הפרוזדור, חלל פרילימפטי ביצי גדול בקוטר של כ-4 מ"מ ומכיל גם את השקית וגם את העצם של המבוך הממברני. ברצפת הפרוזדור הגרמי נראים השקע האליפטי לקצה הקדמי של החומר, הקדמי והרוחבי לכך, ההפסקה הכדורית לשקיק. בקיר הצדדי של הפרוזדור חלון סגלגל, בו נמצא בסיס הצירים. דרך הסטייפסים, הפרילימפה של הפרוזדור קולטת רעידות מהקרום התוף ומשרשרת העצם (המוגדרת על ידי גלי קול המגיעים לחלל התוף). לאורך הקיר המדיאלי ורצפת הפרוזדור, שם הוא ניגב לקצה הרוחבי של המעטוס האקוסטי הפנימי, ישנם פתחים קטנים לכניסת ענפי העצב לחלק הפרוסטי של האוזן (1).

השבלול הגרמי, חלק מהקפסולה האוטית, הוא ספירלה חלולה כשניים עד שלושה רבעים סיבובים, המצטמצמת מבסיס רחב יחסית לכוס מחודדת, או קודקוד. הוא נקרא כך בגלל הדמיון שלו לקליפת חלזונות. בסיס השבלול מונח כנגד המשטח האנטרומדיאלי של הפרוזדור וליד המשטח הקדמי של הקצה הרוחבי (העיוור) של תעלת השמיעה הפנימית. ליבה מרכזית של עצם הנקראת modiolus פועלת קדימה מהשבלול אך אינה מגיעה לכוס. סביב הליבה המרכזית הזו מסודרים תעלות הספירלה של השבלול (פרילימפי ואנדולימפי). שכבת עצם המסודרת בצורה ספירלית מאחדת את המודוליוס לדופן ההיקפית של השבלול הגרמי ומפרידה בין חללי ספירלה רצופים זה לזה (1). המודיולוס חלול כדי להכיל


העצב השבלולי. בסיס המודיולוס מונח כנגד הקצה הרוחבי של תעלת השמיעה הפנימית, שאליה עובר העצב השבלול.

האמה הווסטיבולרית משתרעת דרך הקפסולה האוטית מהפרוזדור אל הפוסה הגולגולת האחורית, ומעבירה את הצינור האנדולימפטי. הקצה הסופי של האמה הוסטיבולרית הוא השק האנדולימפטי, אזור מורחב המסתיים בצורה עיוור מחוץ לדורה (1). צינור השבלול נפתח בקצה אחד אל הקצה התחתון של ה- scala tympani ובקצה השני אל החלל התת-עכבישי (1). הסוגיה האם צינור השבלול מייצג תעלה פתוחה בין החלל התת -עכבישי לבין המרחב הפרילימפי בקצה התחתון של טימפני הסקאלה נשארת שנויה במחלוקת (1). תפקיד אפשרי המיוחס לצינור השבלול הוא לשמש כחלק ממנגנון התאמת הלחץ של הפרימילף בשילוב עם החלון העגול (19, 20, 21).

המבוך הממברני (האוטי) הוא המבנה המופיע בספירלה הדומה לקליפה של חילזון. המרכיבים העיקריים של המבוך הממברני הם צינור השבלול, האוטריקל, השקוע, ductus reuniens, תעלות חצי עגולות עם אמפולותיהם, השק והתעלה האנדולימפטיים.

איור 14.26 איור סכמטי של המבוך הממברני, המכיל את השבלול (איבר השמיעה) ואת המערכות הווסטיבולריות (מערכת האיזון). הקשר בין האנדולימפה, המכילה מדיה סקאלה (צינור שבלול), לבין הפרילימף, המכיל סקאלה וסטיבולי וסקאלה טימפני, מוצג. (הודפס מחדש באישור מאת:

נגר GT. אנטומיה של השבלול הקרום והמבוך הווסטיבולרי. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1993:3 48.

השבלול הקרום, או צינור השבלול, הוא צינור ממברני המונח בצורת חרוט, בין הלמינה הספירלית השחתית לבין הקיר החיצוני של השבלול, אליו הוא מחובר (7). צינור השבלול, המכונה גם scala media, נמצא בין scala vestibuli וה scala tympani (איור 14.26). שלושת התאים הללו מלאים בנוזל. צינור השבלול, כמו גם המבוך הקרום כולו, מכיל אנדולימפה. ה- scala vestibuli וה- scala tympani מכילים פרילימפה. הנוזל השדרתי מתקשר ישירות עם המרחב הפרילימפי דרך אמת המים השבלוליים (צינור פרילימפי) (איור 14.27).

צינור השבלול מכיל את איבר הסיום החושי של השמיעה המכונה איבר הספירלה של קורטי. האיבר של קורטי מונח על הממברנה הבזילרית, המפרידה בין


צינור השבלול מהטימפני סקאלה (איור 14.26). יחד, האיבר של קורטי והקרום הבזילרי יוצרים את הממברנה הספירלית שהיא הרצפה או הקיר הטימפני של צינור השבלול. הרצועה הספירלית היא חלק מעובה ושונה של הפריאוסטאום של השבלול הגרמי, היוצר את הקיר המעוקל החיצוני של צינור השבלול וחלקים סמוכים של הקשקשים. ה- scala tympani שוכנת מתחת לממברנה הבזילרית, בעוד שה- scala vestibuli שוכנת מעל לצינור השבלול ומופרדת ממנו על ידי הקרום של רייסנר. הממברנה של רייסנר יוצרת את גג צינור השבלול. ה- scala tympani וה- scala vestibuli מתקשרים זה עם זה רק בקודקוד, המכונה הליקוטרמה. הסקאלה וסטיבולי מתפתל לעבר קודקוד השבלול בהליקוטרמה, והופך ל-scala tympani שבתורה, מתפתל בחזרה לכיוון החלון העגול (איור 14.28). ה- scala vestibuli וה- scala tympani מתקשרים עם האוזן התיכונה דרך החלון הסגלגל והחלון העגול, בהתאמה. ה- scala tympani מסתיים בצורה עיוורת בקרום החלון העגול, אך ה- scala vestibuli נפתח במפלס זה אל החלל הפרילימפטי של הווסטיבולום. צינור השבלול מתחבר למערכת הווסטיבולרית באמצעות ductus reuniens הממוקם בשקית. בדרך זו, שלוש התעלות החצי-מעגליות המרכיבות את המערכת הוסטיבולרית מלאות באנדולימפה.

איור 14.27 סכמטי המתאר את התקשורת הישירה בין החלל הפרילימפטי לנוזל השדרה (CSF) דרך אמת המים השבלולית (הצינור הפרילימפטי).

הרחם הוא חלק מוארך עד סגלגל של המבוך הקרוםי, השוכב עליון מהסקול בדופן המדיאלית של הפרוזדור (איור 14.29). קוטרו גדול יותר מהצינורות החצי-עגולים ומקבל את שני הקצוות של כל תעלה חצי-עגולה (בסך הכל חמישה, שכן הצינורות הקדמיים והאחוריים חולקים פתח משותף). מקוקת המערך, הממוקמת על פני השטח הנחותים של החומר (ההפסקה החולית), היא איבר קצה חושי. הצינור האוטריקולוסקולרי נובע בדרך כלל מהמשפט שהוא מתקשר עם הצינור האנדולימפי ומחבר את החומר לשקוע. כפי שצוין לעיל, שלוש התעלות החצי -עגולות מתקשרות עם הפתק באמצעות פתחים שנוצרו על ידי איחוד הקצוות הבלתי מעופלים או הלא -עמליים של התעלות העליונות והאחריות, המכונים צלב הקומוניס.

איור 14.28 שבלול, שבלול גרמי ומודיולוס. (חצים, תאי גנגליון ספיראלי של סלילים בסיסיים ואמצעיים ב-modiolus E, שכבה אנדוסטאלית של עצם G, שכבה אנדוכונדרלית המכילה globuli interossei M, modiolus P, שכבה periosteal SM, scala media ST, scala tympani SV, scala vestibuli)

השקיקה ממוקמת אנטרו -רפואית עד לקצה העליון (הקדמי) של הטקסט (איור 14.29) ונוטה להיות עגולה יותר מהפרק. הסאקולה והמשפט מתמשכים דרך הצינור האוטריקולוסקולרי ועם צינור השבלול על ידי ductus reuniens (המכונה גם canalis reuniens של הנסן) (1). המכלול של השקיק מכיל


קצות העצב החושי של חלק זה של האוזן הפנימית והוא עיבוי סגלגל על ​​הקיר הרוחבי.

איור 14.29 חדר החתול המראה את הספריי (U) ואת השקיק (Sa). (St, stapes)

הצינורות החצי -עגולים כוללים את הצינור הקדמי או העליון, הצינור האחורי והתעלות הצידיות. הקצה של כל צינור חצי עיגול מורחב ליצירת האמפולה. הצינור הקדמי מכוון אנטרו -צדדית, הצינור האחורי מכוון פוסט -צדדי והתעלות הצידי יוצרות ביניהן זווית מכוונת לרוחב של כ -90. תעלות אוסוס הולכות בכיוון דומה. שלושת התעלות החצי-מעגליות מתקשרות עם הרחם דרך פתחים שנוצרו על ידי איחוד הקצוות הלא מורחבים או הלא אמפולריים של התעלה העליונה והאחורית (הקרוס המשותף). מהקרוס המשותף, הצינור הקדמי מתעקל כלפי מעלה, ואילו הצינור האחורי מתעקל לאחור ולאחר מכן כלפי מטה. הקצוות האמפולריים האחרים (הממברניים) של התעלות החצי-מעגליות מכילות את הקצוות התחושתיים של הצינורות. בקצוות האמפולריים, הצינורות הקדמיים והאחוריים מתרוקנים לתוך הרחם. הצינור החצי -עגול לרוחב שוכן במישור אופקי משוער ושני קצותיו מתחברים גם אל החוט, כשהקצה הקדמי הוא האמפולה.

צינור אנדולימפטי ושק

הצינור האנדולימפי חוצה את החלק המדיאלי של הפירמידה הפטרית בתעלה הגרמית שלה, אמת המים הווסטיבולרית (7). ניתן לחלק את הצינור האנדולימפי למקטעים. הקטע הראשון הוא החלק המורחב המכונה הסינוס, המייצג את התעלה המשותפת שאליה פותחים הצינורות החוליים והחסרים. הקטע הבא של הצינור צר ומכונה האיסתמוס. לאחר האסמה, הצינור מתרחב שוב והופך לשק האנדולימפי. רוב השק האנדולימפי ממוקם בתוך צמצם הגולגולת בצורת משפך של צינור השבלול, שוכב בתוך כפילות של הפוסה דורה האחורית ומכוסה חלקית על ידי מדף גרמי דק המכונה אופרקולום. השק האנדולימפי מסתיים בהרחבה סופנית או fovea של השק. שני חלקים של השק האנדולימפטי מזוהים: חלק פרוקסימלי עם לומן לא סדיר הנגרם על ידי קפלים רבים של רירית האפיתל וחלק דיסטלי עם רירית אפיתל חלקה.

המערכת הווסטיבולרית הממברנית מכילה את איברי הקולטנים לתחושת תנועה ומיקום. המבנים העצביים של האוזן הפנימית, כולל העצב הווסטיבולוקוכלרי ועצב הפנים, נכנסים לאוזן הפנימית דרך תעלת השמיעה הפנימית.

העצב לאוזן הפנימית הוא עצב גולגולתי VIII, המכונה באופן משתנה העצב האקוסטי, השמיעתי או הוסטיבולוקוכלרי. עצב זה מורכב מבחינה תפקודית ממחלקות וסטיבולריות ושבלול. בתעלת השמיעה הפנימית, שני חלקים אלה קשורים קשר הדוק אך, בקצה הרוחב של התעלה, גזע העצב מתחלק לשלושה חלקים, כולל שני וסטיבולרים ושבלול אחד.

העצב הוסטיבולרי נובע מהתאים הדו קוטביים של החלוקה העליונה והנחותה של הגנגליון הווסטיבולרי (האפפרנטי), או של סקארפה, הממוקם בקצה הרוחב של תעלת השמיעה הפנימית.מבחינה היקפית, העצב הוסטיבולרי מתחלק לשתי חטיבות עיקריות, החטיבות העליונות והתחתונות. החלק העליון של הגנגליון נותן עצבים לאמפולות של התעלות הרוחביות והקדמיות (העליונות) ולמקולות השקריות והמשונות. החלק הנחות של הגנגליון מעורר עצב אמפולרי אחורי ועצב לשקוע. החלק הנחות מוליד גם ענף לחטיבת השבלול.

תאי המוצא של העצב השבלול יוצרים את הגנגליון הספיראלי, המייצג את הנוירון הראשון מבין ארבעה בין איבר הקצה השמיעתי לקליפת השמע. הגנגליון הספירלי ממוקם בסלילים של המודיולוס בבסיס ההתקשרות של הלמינה הספירלית העצם (ראה איור 14.28). שכבת הספירלה האוסאוס היא טרבקולה דקה של עצם המקיפה סיבי עצב אפרנריים, הנובעים מאיבר קורטי דרך הפנולטה האבנולה ועד העצב האקוסטי והסיבים היוצרים אל תאי השיער החיצוניים הנובעים ממערכת ה אוליוווקוכלרית של רסמוסן. הסיבים היוצאים יוצאים מהמוח עם החלק הוסטיבולרי של העצב ומצטרפים לענף השבלול של עצב גולגולתי VIII באמצעות הענף המתקשר בוסטיבולוקוכלרי, או העצב של אורט דרך המודוליוס (1). לפני ההגעה למודיולוס, סיבי העצב אינם ממויינים אך מיאלינים עם הגעתם למודיולוס השבלול. הסיבים המרכזיים, או האקסונים, של נוירונים דו קוטביים אלה מתאחדים ליצירת צרורות עצבים ועוברים מהמודוליול השבלול דרך תעלות עצב במערכת הזעירים הספירלית הספיראלית אל תוך תעלת השמיעה הפנימית, שם הם יוצרים את עצב השבלול.

בתוך תעלת השמיעה הפנימית, העצב הוסטיבולוקולרי מחובר בדרך כלל לעצב הפנים. יחד, שלושת העצבים נכנסים לפוסה הגולגולת האחורית, חוצים את זווית הסרבלופונטין ונכנסים לגזע המוח בהיבט הרוחבי התחתון של הפונים. מסלולי השמיעה המרכזיים מורכבים משלושה נוירונים נוספים היוצרים קשרים רבים עם גרעינים ברחבי מערכת העצבים המרכזית כחלק ממערכת רפלקס שמיעה מורכבת המגיעה לקליפת השמע בגירוס הרוחבי הקדמי של האונה הטמפורלית העליונה (7, 8).

עצב הפנים חודר לעצם הטמפורלית דרך המטוס השמיעתי הפנימי בתוך החלק הפטרוס של העצם הטמפורלית יחד עם (ששוכב מעל) העצב הוסטיבולוקוקליארי ועורק השמיעה הפנימי. עצב הפנים עובר לאחר מכן את המוט של ביל, המייצג הקרנה גרמית מחודדת המפרידה בין עצב הפנים לבין החלוקה העליונה של העצב הווסטיבולרי. בקצה החיצוני של התעלה, עצב הפנים חודר ארכנואיד ודורה להיכנס לתעלה הגרמית שלו, לתעלת הפנים (חצוצרה

תעלה, או אמת המים של פאלופוס). תעלה זו ממשיכה למרחק קצר, ועצב הפנים בא לשכב ממש מעל השבלול, שם הוא נושא את הגנגליון המורכב. העצב הפטרוסלי הגדול יותר יורד מהגנגליון המורשה ועובר קדימה ומדיאלית כדי להיכנס לפוסה הגולגולת האמצעית. מיד מעבר לגנגליון המורשה, עצב הפנים מסתובב בחדות (geniculum genu genus חיצוני) לרוחב ולאחור. כשהוא עובר לאחור בעצם הקיר הצדי של הפרוזדור (שהוא הקיר המדיאלי של חלל התוף), עצב הפנים נוטה כלפי מטה ולרוחב במקום שבו העצם המקיפה אותו יוצרת בליטה או השלכה, המכונה בולטות של תעלת הפנים. בליטה או בולטות זוהי ממצא רגיל, והיא עשויה להיות גדולה מספיק כדי לכסות את החלון הסגלגל ואת בסיס הסיכות. עצב הפנים מבצע עקומה רחבה כלפי מטה כדי לרוץ כמעט אנכית בתהליך המסטואיד אל הפורמן הסטילומסטואידי, שם תעלת הפנים מסתיימת והעצב יוצא מהגולגולת.

זמן קצר לפני עזיבת הזאבת הסטילומסטואידית, עצב הפנים מוציא את הצ'ורדה טימפני, המורכב מסיבים מוטוריים חיישניים ופרה -גנגליוניים. מעט מעל הפורמן הסטילומסטואידי, הצ'ורמה טימפני עוזב את גזע הפנים ועובר מסלול חוזר כלפי מעלה וקדימה בקנליקולוס שלו (iter chordae posterius) כדי להיכנס לחלל הטימפני דרך הקיר האחורי שלו. בתוך חלל הטימפני, הוא עובר בין המאלוס לבין החודר ועוזב את הממברנה הטימפנית דרך תעלה בפיסורה הפטריגוטימפנית (iter chordae anterius), שם היא מצטרפת לעצב הלשוני המופץ לשני שליש הלשון הקדמיים (טעם ניצנים) ואל הגנגליון התת-לנדי, שדרכו מגיעים סיבים פוסט-גנגליוניים לבלוטות הרוק התת-לפניות והתת-לשוניות.

חלל המבוך האוססי (כמוסה אוטית) מקיף ומשכפל את קווי המתאר של המבוך הקרום המונח בתוכו. המבוך העצמי צפוף במיוחד וכולל שלוש שכבות: שכבה פריוסטלית חיצונית שכבה אמצעית שבה יש התמדה של חלק גדול מהמטריקס הסחוסי המסודד המכונה globuli interossei או globuli ossei (איור 14.30) ושכבה פנימית הנושקת למבוך הקרומי. ומרופדת בשכבה דקה של פריאוסטאום פנימי (המכונה גם אנדוסטום) (5). צפיפות המבוך האוסאוס נחוצה כדי לבודד ולשמור על הרטט העדין של הנוזלים הכלולים בתוכו והיא הכרחית לשמירה על שלמות ותפקודי השמיעה והאיזון (5). כפי שצוין על ידי מייקלס (5) עצם המבוך האוססיוס הבוגר אינה עצם דמוית ולא ארוגה אלא איפשהו בין לבין בניגוד לעצם בוגרת אחרת, המבוך האוזסי חסר תהליך התפתחותי תקין של הסרה והחלפה של מטריצת סחוס מסולף ושל פרימיטיבית. עצם (5).

איור 14.30 Globuli ossei (משמאל) ואנדוסטום (מימין) של השבלול.

המבוך הממברני מורכב מתעלות מרופדות אפיתל המוקפות ברקמת חיבור. לשלוש החטיבות הבסיסיות של המבוך הממברני (כולל התעלות החצי -עגולות, החוט והציר והצינור השבלול) יש מבנה דומה, המורכב מאפיתל מעובה מיוחד המוקף ומחובר לקרום פיברוגלטיני. האפיתל המיוחד מורכב מתאים תומכים ותאי עצב או תאי שיער. לנוירואפיתל יש תהליכים (שערות) היוצאים מהקצה החופשי של התאים.

האיבר של קורטי מורכב מתאי שיער נוירוטרנסמיטורים הנשענים על הממברנה הבזילרית ומסודר בספירלה כמו הצינור עצמו (איור 14.31). האיבר של קורטי מורכב מתאים תומכים ותאי שיער. התאים התומכים או העמודים הינם מכמה סוגים שונים. בין התאים התומכים החשובים יותר ניתן למנות את התאים הפלנגאליים, המסודרים בשתי קבוצות: שורת תאים פנימית או יחידה ושורת תאים חיצונית (תאים של דייטרס) הנוצרים משלוש עד חמש שורות תאים, בהתאם לרמת השבלול, עם יותר שורות של תאים לכיוון הקודקוד ופחות שורות של תאים לכיוון הבסיס.

השורה הפנימית של תאי הפלנגל קשורה לשכבה אחת של תאי שיער השורה החיצונית של תאי הפלנגאל מתחלפת בשורות של תאי שיער. התאים הפלנגאליים מקבלים את שמם מצורת התהליכים הנוקשים שמקרינים


מהתאים התורמים לממברנה הרשתית המכסה את פני השטח החופשיים של האיבר (1). לתאי השיער יש מספר רב של שערות (40 עד 100 לכל תא) בולטות מהמשטח הרשתי (העורף). תאי השיער החיצוניים רגישים יותר, קצרים ובצורת טריז בין החלקים של התאים הפלנגאליים על מנת להגיע לקרום הבזילר, והם מאמינים כי הם אחראים למיקרופוניקה השבלולרית (1). תאי השיער הפנימיים ארוכים, רגישים פחות לפגיעה מאשר תאי השיער החיצוניים, ונחשבים לרגישים פחות לקול.

איור 14.31 מדיה סקאלה של חתול. BM

רווחים בין תאיים בין התאים של האיבר של קורטי מלאים כנראה בחומר בין תאי. החלל הגדול ביותר באורך זה של כל האיבר של קורטי בין השורות הפנימיות והחיצוניות של תאי הפלנגאל והשיער והוא מכונה המנהרה, או התעלה, של קורטי (איור 14.32). המנהרה של קורטי תחומה בתאים תומכים מיוחדים, העמודים הפנימיים והחיצוניים (המוטות של קורטי) (איור 14.32). המנהרה והעמודים יוצרים יחד את הקשת של קורטי.

הממברנה הבזילרית היא רקמה סיבית התומכת באיבר של קורטי. לממברנה הבזילרית מחוברת הממברנה הטקטורית. לממברנה הבזילרית יש סיבים העוברים מהרצועה הספירלית הגרמית לפסגה הספירלית של הרצועה הספירלית. הממברנה הבזילרית גדלה בגודלה מהבסיס לקודקוד השבלול ומורגשת כבעלת תהודה עם עיוות הממברנה על ידי צליל, המתחילה בקצה התחתון שלה ונוסעת לכיוון ההליקוטרמה. הממברנה הטקטורית היא מבנה ג'לטיני עם סיבים עדינים רבים. בדומה לממברנה הבזילרית, גם ממברנה הטקטוריאלית גדלה מהבסיס לקודקוד השבלול ונחשבת כבעלת השפעה רוטטת על תאי השיער.

יחד, האיבר של קורטי והממברנה הבזילרית יוצרים את הממברנה הספירלית, שהיא הרצפה או הקיר התוף של צינור השבלול. הרצועה הספירלית היא חלק מעובה ושונה של הפריאוסטאום של השבלול האוססי, היוצר את הקיר החיצוני או המעוקל של צינור השבלול וחלקים סמוכים של הקשקשים. הקרום הוסטיבולרי, או רייסנר, דק ומורכב משתי שכבות תאים: שכבת תאים פנימית ממוצא אקטודרמלי (המורכבת מאשכולות דמויי אפיתל) ושכבה חיצונית ממוצא מזודרמי (המורכבת מתאים גדולים, שטוחים ומאורכים) (5). קרום זה מהווה את הגג של צינור השבלול. במחלת M ni re (ראה להלן), הקרום הווסטיבולרי מתנפנף לעבר הסטיבלוס סקאלה. בדופן החיצונית (האנכית) של צינור השבלול נמצא stria vascularis, המסופק על ידי 30 עד 35 עורקים קטנים שמקורם באזור המדיאלי של סקאלי וסטיבולי וחולפים החוצה לדופן הרוחבית של המבוך האוססי (איור 14.31) (22). הוא האמין כי הוא המקור לאנדולימפה (23). מרחבי הרקמות של הרצועה הספירלית משמשים כאתר קליטה (24). סטריה כלי הדם משתנה במצבים אוטוטוקסיים, כפי שהם עשויים להתרחש כתוצאה משימוש בציספלטין, סוכני משתן ותרופות אחרות (ראה להלן תחת Presbycusis ואובדן שמיעה אחר) (5).

איור 14.32 תצוגת עוצמה גבוהה יותר של איבר קורטי (ראה איור 14.31). (I, תאי שיער פנימיים O, תאי שיער חיצוניים P, תאי עמוד (דפנות מנהרה) Te, ממברנה טקטריאלית Tu, מנהרה של קורטי)

איור 14.33 כוח גבוה יותר של חלק באיור 14.29, המראה מקולה של השקיק.

תעלות חצי מעגליות, אוטריקל ו-Saccule

הקצה של כל צינור חצי עיגול מורחב ליצירת אמפולה. הסיומות החושיות באמפולה של הצינורות הן cristae. כל כריסטה מורכבת מאפיתל מעובה מעל כל קריסטה מניחה היווצרות ג'לטינית של פוליסכריד חלבון צמיג הנקרא כוסייה. השערות של תאי השיער הנוירו-אפיתיאליות מזרימות אל בסיס הכיפה. כתוצאה מהאופי הג'לטיני של הכוסה, היא עשויה להתכופף על ידי הלחץ של האנדולימפה, שככל הנראה מעורר את תאי השיער, ולכן, את קצות העצבים של הכריסטיות.

איור 14.34 ייצוג סכמטי של מבנה האולטרה של תאי שיער וסטיבולריים המציג את המאפיינים העיקריים של תאי שיער מסוג I וסוג II והתאים התומכים שלהם (נדפס מחדש באישור מ:

נגר GT. אנטומיה של השבלול הקרום והמבוך הווסטיבולרי. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1993:3 48

המערך והשאק, המייצגים את שני המבנים הממברניים העיקריים של המבואה, מרופדים באפיתל חושי המכונה המקולה (איור 14.33). המקולה זהה זו לזו במבנה ודומות לקריסטות של התעלות החצי-מעגליות. על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים העברה, תאי חישה אלה הם משני סוגים: תאים מסוג I הם בצורת בקבוק עם חלק בסיסי נפוח מסוג II תא הוא גלילי. תאים מסוג I מחוברים לסיבים של עצבי החושים באמצעות מסוף רחב דמוי גביע, והמסוף של תאים מסוג II מחובר על ידי חיבורים כפתוריים של העצב (איור 14.34) (5). האפיתל החושי מורכב מתאי שיער, שבתורם יש תחזיות נוקשות ובלתי ניתנות הטמונה בקרום האוטוליתי הג'לטיני. כמו כן, מוטבעים בממברנה האוטוליתית גופים גבישיים, המכונים otoliths, המכילים סידן פחמתי וחלבון התלוי בפוליסכריד דמוי ג'לי. רק בנוכחות otoliths, המקולה נבדלת מאזורי החישה האחרים של האוזן.

איור 14.35 המחשה סכמטית של עצבי הגולגולת והעמוד השדרה המראה שלרוב העצבים יש גליה הנמשכת רק שבריר של מילימטר מעבר למקורותיהם החיצוניים, למעט עצב הראייה, שהוא באמת מערכת מוח (בהתחשב בנוכחות של neuroglia לכל אורכו), והעצב הוסטיבולוקוצלרי (עצב גולגולתי VIII). לעצב הוסטיבולוקוקליארי יש בדרך כלל גליה הנמשכת בין 6 ל-8 מ"מ לאורך מסלולו. (מ:

Tarlov IM. מבנה שורש העצב. II. הבחנה בין שורשים תחושתיים לשורשים מוטוריים: תצפיות על זיהוי תפקוד בשורשים של עצבי גולגולת מעורבים. Arch Neurol Psychiatr 193737: 1338 1355

לרוב עצבי הגולגולת והעמוד השדרה יש גליה המשתרעת רק שבריר של מילימטר מעבר למוצאם החיצוני (25, 26). עצב הראייה מכיל נוירוגליה לכל אורכו, ובכך הוא באמת חלק ממוח ולא עצב אמיתי. היוצא מן הכלל לעצבים הגולגולתיים האחרים הוא העצב השמיני (וסטיבולוקוצלרי), שבדרך כלל יש גליה הנמשכת בין 6 ל -8 מ"מ לאורך מסלולו (איור 14.35). התפלגות זו של glia לאורך עצב גולגולת VIII מסייעת להסביר את המופע הגדול יותר של גידולי גליה בעצב זה בהשוואה לעצבים הגולגולת האחרים (25). החטיבות הוסטיבולריות והשבלול מתמזגות בסמוך לכניסה לבשר השמיעה הפנימי במיקום זה, העצב משתנה במראה מכתמה חיוורת פרוקסימלית לצביעה כהה דיסטלית. שינוי זה במראה הוא תוצאה של מעבר פתאומי של כיסויי סיבי העצב מהאוליגודנדרוגליה הצביעה החיוורת לתאי השוואן הכהים יותר (איור 14.36). צומת גליה-שוואן זה של עצב הגולגולת VIII מכונה אזור אוברשטיינר-רדליך. נוירומות אקוסטיות (המכונה גם נוירומות וסטיבולריות) עשויות להופיע בכל מקום בין צומת זה לבין אזור ה-cribrosa בקרקעית התעלה (27).

איור 14.36 החלוקה הווסטיבולרית והשבלולית של העצב הווסטיבולוקולארית מתמזגות ליד הכניסה לבשר השמיעה הפנימי. במיקום זה נמצא צומת הנדן גליה-שוואן, המכונה גם אזור אוברשטיינר-רדליך, בו משתנה העצב במראהו מכתים חיוורים פרוקסימלית לצביעה כהה דיסטאלית כתוצאה מהמעבר הפתאומי של כיסויי סיבי העצב מ את oligodendroglia מכתים לתאי שוואן המכתים כהים יותר.

פרגנגליה הדומה במבנה שלה לגוף הצוואר מזוהה באוזן ועלולה לגרום לפרגנגליומות יוגולוטימפיות. רוב הפרגנגליות נמצאות ביחס לפקעת הצוואר, ומיעוטם נמצא מתחת לרירית של הצד המדיאלי של צפת האוזן התיכונה (איור 14.37).

שק אנדולימפטי

אפיתל הציפוי של הצינור האנדולימפי הוא קובובילי נמוך (איור 14.38), והאפיתל של השק האנדולימפי גבוה יותר ובעל מראה פפילרי (איור 14.39). ניאופלזמה אגרסיבית, המכונה הגידול הפפילרי של השק האנדולימפטי, מקורה כנראה באפיתל השק האנדולימפטי (28). גידול זה, שנחשב בתחילה כמייצג ממאירות בדרגה נמוכה (כלומר אדנוקרצינומה), הוא פוטנציאל גידול הרסני אך לא גרורתי המאופיין באפיתל המופיע באופן משתנה, כולל נמוך-קוביות עד לא מעוקב


ניאופלזמה פפילרית ובלוטות מופיעה (28, 29). חולים עם גידול זה מתארים לעתים קרובות תסמינים דומים לאלה המתרחשים במחלת M ni re, כולל ורטיגו וסיבוב החדר. גידול זה נמצא קשור לתסמונת פון Hippel-Lindau (VHL), כולל זיהוי הגן VHL (30, 31).

איור 14.37 פרגנגליון טימפני רגיל (חץ) מתחת לרירית של הצד המדיאלי של האוזן התיכונה מעל הצוק. הקרום הטימפני נמצא מימין (כתם הרטיקולין של גומורי).

הרכב ומחזור הפרילימף והאנדולימפה

פרילימף, שהוא בחלקו סינון של נוזל מוחי שדרה (CSF) וחלקו סינון מכלי דם של האוזן, בעל הרכב כימי דומה ל CSF, הדומה לנוזל חוץ תאי עם אשלגן נמוך וריכוז נתרן גבוה. קווי הדמיון בין פרילימף ו- CSF תומכים ברעיון כי פרילימף נגזר מ- CSF. הבסיס האנטומי למושג זה מבוסס על השיקול שאמת המים השבלוליים (הצינור הפרילימפי) נפתחת הן לחללים התת -ארגוניים והן לחללים הפרילימפתיים (1). עלייה בלחץ CSF גורמת לזרימה לתוך המבוך.

איור 14.38 צינור אנדולימפטי בתוך אמת המים הווסטיבולרית. הצינור מרופד באפיתל קובובילי נמוך.

איור 14.39 שק אנדולימפי, המרופד באפיתל עמודי גבוה המסודר על פפילות.

המרחבים הפרילימפתיים של כל תעלה חצי -עגולה אוסאסית רציפים משני קצותיה עם החלל הפרילימפי של הפרוזדור, וחלל זה הוא רציף עם הסקאלה וסטיבולי, המתמשכת עם הטמפה סקאלה בהליקוטרמה. כל המרחבים הפרילימפתיים נפתחים זה לזה באופן נרחב. בשל אזורי חוסר רציפות או מחסור בעצם הקומפקטית של החלק הפטרוסי של העצם הזמנית, יתכנו מוקדי תקשורת בין המרחב הפרילימפי לחללים אחרים. אזורים כאלה של תקשורת פוטנציאלית כוללים את האוזן התיכונה והפנימית דרך החלונות העגולים והסגלגלים. בנוסף, אמות הווסטיבולריות והקועליזם והפורמינה לעצבים וכלי הדם של האוזן הפנימית משמשים ערוצים פוטנציאליים בין האוזן הפנימית לחלל הגולגולת.

אנדולימף הוא נוזל דמוי תאיים המכיל אשלגן גבוה וריכוז נתרן נמוך. אנדולימפה מכילה יותר מפי 30 אשלגן מאשר פרילימפה או CSF אך בערך עשירית מכמות הנתרן (32). לאנדולימף יש תכולת חלבון נמוכה והחלבון שלו כולו גלובולין במקום תערובת של גלובולין ואלבומין (1). יש לו צמיגות הדומה לזגוגית העין בגלל תכולת המוקופוליסכריד הגבוהה שלה. ריכוז האלקטרוליטים של האנדולימפה הוא קריטי לתפקוד תקין של איברי החישה. מקובל להאמין שהמקורות העיקריים לאנדולימפה הם stria vascularis, האפיתל של אמפולות הצינורות החצי -עגולים והאפיתל של מקולות החוטק והשאק.

האנדולימפה מסתובבת דרך צינור השבלול (סקאלה מדיה) כלפי מטה אל בסיס השבלול, דרך צינור השבלול, דרך צינור השבלול אל תוך השקית, ולאחר מכן אל השק והצינור האנדולימפטי, שם הוא נספג מחדש.צינור השבלול מתקשר עם השקים המכילים אנדולימפה וסטיבולרית דרך שתי תעלות כך שהמערכת האנדולימפית היא, כמו המערכת הפרילימפית, רציפה.

הובלת הקול מתרחשת דרך אוויר ודרך עצם. הפינה ותעלת השמע החיצונית מוליכות גלי קול באוויר אל קרום התוף. הובלת הצליל באוויר פחות יעילה בהשוואה למסלול האוסקולרי. שרשרת האוזיקולוס, כולל המאלוס, החריץ והמצבים, משפרת את העברת אנרגיית הקול על ידי העברת תנודות מהקרום הטימפני אל לוחית הרגליים של הסטיים ומכאן דרך החלון הסגלגל של הפרוזדור לפרילימף. מהפרילימפה הווסטיבולרית, תנודות הנובעות מגלי קול עוברות ישירות לחללים הפרילימפטיים של השבלול, תחילה דרך ה-scala vestibuli (התא העליון) העולה מהחלון הסגלגל, ולאחר מכן אל scala tympani (התא התחתון) היורדת אל החלון העגול. . דפנות תקשורת הסקאלה (כלומר צינור השבלול, המכיל אנדולימפה) מקבלים גלי רטט מהפרילימף הסמוך (המכיל את סקאלה וסטיבולי וסקאלה טימפני). דרך האנדולימפה משפיעים גלי התנודות על תאי החישה של איבר קורטי, איבר החישה של קליטת הקול הממוקם בסקאלה מדיה, ממנו הוא עובר לעצב השבלול עם העברה דרך מסלולים מרכזיים לקליפת המוח.

חריגות ופתולוגיה נבחרות

חריגות של האוזן החיצונית כוללות את אלו הקשורות לתסמונות קשת ענפית ראשונה ושנייה. תסמונות הקשת הענקית הראשונה והשנייה כוללות הפרעות אוטולוגיות ונטולות. הביטויים או החריגות האותולוגיות כוללים אוזניים חיצוניות מעוותות או חסרות, תעלת שמיעה חיצונית אטרטית ופגיעה בשמיעה. החריגות הלא -נוירולוגיות כוללות פנים לא סימטריות, הפרעות במפרק הטמפורומנדיבולרי, הפרעות נוירו -שריריות והפרעות נלוות במערכת העצבים הלב וכלי הדם, הכליות והמרכז. תסמונת Goldenhar, הידועה גם בשם oculoauriculovertebral dysplasia, היא תסמונת קשת ענפה ראשונה ושנייה המאופיינת בתגי אוזניים, בורות וסדקים פרה-אוריקולריים, אפידרמואידים, ליפודרמואידים ואנומליות בעמוד החוליה (33).

ניתן לראות חריגות באוזניים גם בקשר עם הפרעות אחרות, כולל תסמונת דאון (איור 14.40). קריפטיה היא אנומליה נדירה שבה החלק העליון של האפרכסת קבור בקרקפת (איור 14.41). מיקרוטיה מייצגת היפופלזיה גסה של הפינה עם תעלת שמיעה חיצונית עיוורת או נעדרת. מיקרוטיה היא בדרך כלל דו -צדדית אם כי מידת ההיפופלזיה עשויה להשתנות משני הצדדים.

טראגי אביזר (המכונים גם אוזניים אביזר או על-מספרי, אפרכסת אביזר או פוליוטיה) מופיעים בלידה ועשויים להיות בודדים או מרובים, חד-צדדיים או דו-צדדיים, ניתנים או פדוניים, ורכים או סחוסים מכוסים בעור או סחוס. הם ממוקמים על פני העור, לרוב קדמיים לאפרכסת, וייתכן שהם טועים מבחינה קלינית כפפילומה. מבחינה היסטולוגית, טראגי עזר משחזרים את האפרכסת החיצונית התקינה וכוללים עור, מבנים עוריים וסחוסים וליבה מרכזית של סחוס. טראגי עזר נחשבים קשורים לאנומליות של קשת ענפה שניה. הם עשויים להופיע ללא תלות באנומליות מולדות אחרות, אך עשויות להופיע גם בקשר עם חיך או שפה שסועים, היפופלזיה של הלסת התחתונה או חריגות אחרות כגון תסמונת Goldenhar (dysplasia oculoauriculovertebral) (33).

איור 14.40 אדם הלוקה בתסמונת דאון. בהשוואה לאנשים שאינם בעלי תסמונת דאון, לחולים עם תסמונת דאון יש אוזניים חיצוניות קטנות יותר, נמוכות יותר, ובעלות הליקס עליון לא מפותח לחלוטין.

במבוגרים, קמט אלכסוני בתנוך האוזן נקשר למחלת עורקים כליליים והוא מכונה סימן פרנק (34). הקפל עובר באלכסון לאחור ולמטה לרוחב המשטח הרוחבי של תנוך האוזן מהבשר החיצוני (איור 14.42). בהתאם להיקף ולעומק הקמט, הוקצו שלוש דרגות, כאשר דרגה 1 היא הקמט המופיע הכי פחות ברור, דרגה 2 כולל קמט שטחי על פני 100% של תנוך האוזן או קפל עמוק על פני 50% של תנוך האוזן, וכן דרגה 3 מיוצגת על ידי קמט עמוק לאורך 100% מתא האוזן. קמטים דו -צדדיים ו -3 קשורים לסיכון גבוה משמעותית למוות כתוצאה מטרשת עורקים ולאוטם בשריר הלב (35).

אוטיטיס תקשורת היא מחלה זיהומית חריפה או כרונית בחלל האוזן התיכונה. דלקת אוזן תיכונה היא בעיקר, אך לא רק, מחלת ילדות. הנפוץ ביותר


מיקרואורגניזמים המעורבים בגרימת מחלה של האוזן התיכונה הם Streptococcus pneumoniae ו- Haemophilus influenzae (36). בדיקה אוטוסקופית מגלה כי קיימת היווצרות קרום טימפני היפראמי, אטום ובולט עם ניידות מוגבלת. מעורבות דו צדדית אינה נדירה. דלקת האוזן התיכונה מורגשת כתוצאה מזיהום דרך צינור השמיעה בזמן או בעקבות דלקת הלוע (חיידקית או ויראלית).

איור 14.41 A. ו-B. פרט עם cryptotia, אנומליה נדירה שבה החלק העליון של האפרכסת קבור בקרקפת.

איור 14.42 אדם עם קמט בתנוך האוזן בדרגה 3 המיוצג על ידי קפל עמוק לאורך 100% של תנוך האוזן. לאדם זה היה קפל תנוך אוזניים דומה של האוזן הנגדית. קמטים דו-צדדיים בדרגות 2 ו-3 קשורים לסיכון גבוה יותר באופן משמעותי למוות מטרשת עורקים ואוטם שריר הלב.

באופן כללי, דלקת האוזן התיכונה מנוהלת מבחינה רפואית. עם זאת, לפעמים הרקמה מוסרת לבדיקה היסטופתולוגית. השינויים הפתולוגיים הם בדרך כלל פשוטים, אך שינויים משניים כגון מטפלזיה בבלוטת של אפיתל פני השטח (תוצאה של זיהום כרוני) עשויים להתרחש העלולים להתבלבל עם ניאופלזמה יוצרת בלוטה אמיתית.

השינויים ההיסטולוגיים בדלקת אוזן תיכונה כרונית כוללים כמות משתנה של תאים דלקתיים כרוניים, המורכבים מלימפוציטים, היסטיוציטים, תאי פלזמה ואאוזינופילים. תאים ענקיים מרובי גרעינים והיסטוציטים מוקצפים עשויים להיות נוכחים. ניתן לראות או לא לראות את האפיתל הנמוך של האוזן התיכונה. עם זאת, metaplasia הבלוטה, תגובה של אפיתל האוזן התיכונה לתהליך הזיהום, עשויה להיות קיימת (איור 14.43). הבלוטות נוטות להיות שכיחות יותר בדלקת אוזן תיכונה שאינה מעודדת מאשר בדלקת אוזן תיכונה. הבלוטות המטפלסטיות מופצות בצורה לא אחידה בדגימות הרקמה, מעוצבות באופן משתנה ומופרדות על ידי רקמות סטרומה שופעות. הבלוטות מרופדות באפיתל עמודי עד קובילי, עם או בלי מטאפלזיה של תאי ציליליה או גביע. הפרשות בלוטות עשויות להיות נוכחות או לא, כך שהבלוטות עשויות להיראות ריקות או להכיל משתנות

הפרשות, כולל תכולת נוזלים דקה (סרוסית) או עבה (רירית). זיהוי ה cilia מאשש את המטאפלזיה הבלוטה של ​​האוזן התיכונה ואינו נמצא במאפיין של אדנומות באוזן התיכונה (36). יתר על כן, סידור הבלוטות של הבלוטות ברקע של שינויים באמצעי דלקת האוזן הכרונית אמור לאפשר הבחנה בין מטפלסטיקה לבלוטות ניאופלסטיות. תאים דלקתיים חריפים עשויים להיות מונחים על ידי דלקת אוזן תיכונה כרונית.

איור 14.43 בתנאים רגילים, בלוטות אינן מזוהות בחלל האוזן התיכונה אולם, ניתן למצוא מטפלזיה של בלוטות בסביבה של דלקת אוזן תיכונה. א אוטיטיס תקשורת, המראה דלקת כרונית, פיברוזיס, מטאפלזיה בבלוטות ומוקדי הסתיידויות (ימין למטה) אפיתל קובובילי תקין של האוזן התיכונה נראה בחלק השמאלי העליון. B. הגדלה גבוהה יותר המראה מטאפלזיה בבלוטה היא הגדרה של דלקת אוזן תיכונה כרונית.

בנוסף לחדירת תאים דלקתיים ומטאפלזיה של בלוטות, ניתן לראות ממצאים היסטופתולוגיים נוספים בקשר עם דלקת אוזן תיכונה כרונית (או מייצגים תוצאות של דלקת אוזן תיכונה כרונית) וכוללים פיברוזיס, רקמת גרנולציה, טימפנוסקלרוזיס, גרנולומות כולסטרול ויצירת עצם תגובתית. עקב נוכחות רקמת צלקת, עצמות האוזן התיכונה עלולות להיהרס (חלקית או מוחלטת) או להיתקע. ניקוב של הממברנה הטימפנית pars tensa עלול להתרחש עם צמיחה של אפיתל קשקש וכתוצאה מכך עלולה להתפתח cholesteatoma (ראה להלן).

טימפנוסקלרוזיס מייצג מינרליזציה דיסטרופית (הסתיידות או הסתברות) של הממברנה הטימפנית או האוזן התיכונה הקשורה לפרקים חוזרים של דלקת אוזן התיכונה (37). שכיחות הטימפנוסקלרוזיס בדלקת האוזניים משתנה בין 3 ל -33% (37). ניתן לראות טימפנוסקלרוזיס של קרום התוף בילדים בעקבות מירינגוטומיה והחדרת צינור. במסגרת זו, המוקדים הטימפנו -טרשתיים עשויים להיות קבועים או לא. Tympanosclerosis של האוזן התיכונה משפיעה בדרך כלל על חולים מבוגרים, מייצגת הצטברות בלתי הפיכה של חומר מינרלי, וקשורה לאובדן שמיעה מוליך (38, 39).

בבדיקה גסה, מוקדים טימפנו -טרשתיים עשויים להיות מקומיים או מפוזרים ולהופיע כגושים לבנים או פלאקים (איור 14.44). מבחינה היסטולוגית ניתן להבחין בגושים צפופים של חומר או פסולת מינרלים, מסוכנים או מעוותים בתוך הרקמות סטרומה או בהיבט האמצעי (רקמת חיבור) של הממברנה הטימפנית (איור 14.45). טימפנוסקלרוזיס עלול לגרום להצטלקות ולקיבוע של עצמות.

גרנולומה של כולסטרול הוא כינוי היסטולוגי המתאר נוכחות של תגובה גרנולומטית של גוף זר לגבישי כולסטרול הנובעים מקרע של תאי דם אדומים עם פירוק שכבת השומנים של קרום תא האריתרוציטים. גרנולומות כולסטרול מתעוררות באוזן התיכונה ובמאסטואיד בכל מצב בו יש דימום בשילוב עם הפרעה בניקוז ואוורור חלל האוזן התיכונה (40). גרנולומה של כולסטרול באוזן התיכונה עשויה להופיע מכיוון שחולי המיוטימפאן אידיופטים עשויים להתלונן גם על אובדן שמיעה וטיניטוס. לרוב גרנולומות הכולסטרול באוזן התיכונה ובעצם הטמפורלית יש התנהגות ביולוגית אינדולנטית ואינן גורמות לספיגת עצם משמעותית (40).

איור 14.44 קרום התוף בטימפנוסקלרוזיס המראה רובד מסויד על קרום התוף.

איור 14.45 טימפנוסקלרוזיס. הממברנה הטימפנית מעובה ומסוככת ומכוסה בהיבט החיצוני שלה (תעלת השמיעה החיצונית) על ידי קרטיניזציה של אפיתל קשקש (למעלה) ועל הפן הפנימי (חלל הטימפני) שלו על ידי אפיתל קובוידאלי (מימין למטה).

בניגוד לגרנולומות כולסטרול של האוזן התיכונה ועצם הטמפורלית, גרנולומות כולסטרול של קודקוד הפטרוס עלולות להתנהג בצורה אגרסיבית, לייצר מסה דמוית גידול עם התרחבות של הציסטה ושחיקה/הרס של מבנים סמוכים. בהתאם לכיוון ההתפשטות, גרנולומות כולסטרול אפיקליות עלולות לפלוש לתוך השבלול, זווית הצרבלופונטין, הפורמן הצווארי, עצבי הגולגולת V עד XI, גזע המוח והמוח הקטן, וליצור תסמינים מסכני חיים (41). מעורבות של ה-petrous apex נוטה יותר להיות קשורה לאובדן שמיעה תחושתי-עצבי. סימנים ותסמינים נוספים עשויים לכלול כאבי ראש, חוסרים בעצב גולגולתי ושחיקת עצם עם מעורבות של הפוסה הגולגולתית האחורית או האמצעית (41, 42). בטומוגרפיה ממוחשבת צירית, גרנולומות כולסטרול אפיקליות מופיעות כצורת ציסטות עגולות עד ביציות עד לא סדירות עם שוליים חלקים ועדות לעיצוב עצם מחדש.

ההיסטולוגיה של גרנולומות כולסטרול זהה ללא קשר למיקום וכוללת נוכחות של חללים ברורים בעלי צורה לא סדירה המוקפים בהיסטוציטים ו/או תאי ענק מרובי גרעינים (גרנולומה של גוף זר) (איור 14.46). גרנולומות כולסטרול אינן קשורות לכולסטאטומה אך עשויות להופיע בקשר עם כולסטאטומה או ללא תלות בה.

כולסטאטומה היא נגע פסאו-דוניאופלסטי של האוזן התיכונה המאופיין בנוכחות של אפיתל קשקשי מרובד היוצר הצטברות שקית של קרטין בתוך חלל האוזן התיכונה (בדומה לציסטה של ​​אפידרמיס). למרות צמיחתם הפולשנית, cholesteatomas אינם נחשבים לניאופלזמות אמיתיות. המונח cholesteatoma הוא שם מוטעה בכך שהוא אינו ניאופלזמה ואינו מכיל כולסטרול. אולי ייעוד הקרטומה יהיה מדויק יותר, אך המונח כולסטאטומה מעוגן בספרות. באוזן התיכונה ובאוזן הפנימית, cholesteatomas לובשות שלוש צורות: cholesteatoma נרכש, cholesteatoma מולד, ו cholesteatoma של השיא petrous. בהתאם לאתר המוצא בקרום הטימפני, כל אחת מ- cholesteatomas אלה עשויה להיות מחולקת למחלקות pars flaccida (ממברנת שרפנל) ו- pars tensa cholesteatomas.

איור 14.46 גרנולומה של כולסטרול מופיעה כשסעים או חללים ריקים בעלי צורה בלתי סדירה המוקפים בהיסטוציטים ותאי ענק מרובי גרעינים. דימום טרי ופיגמנט המוסידרין ניכרים בקלות.

Cholesteatoma שנרכש הוא הסוג הנפוץ ביותר של cholesteatoma. זה נוטה להיות שכיח יותר אצל גברים מאשר אצל נשים ומתרחש אצל ילדים גדולים יותר ומבוגרים צעירים. כולסטאטומה נרכשת נגזרת מכניסה של אפידרמיס תעלת האוזן החיצונית לאוזן התיכונה. זה האחרון עשוי להתרחש באחת מכמה דרכים: באמצעות ניקוב של קרום התוף, בעקבות נסיגה מקומית של קרום התוף עם פלישת אפיתל או גדילה של רצועה של אפיתל קשקשי מרובד לתוך האוזן התיכונה באמצעות לכידה של אפיתל קשקש לאחר ניתוח ו/או טראומה או באמצעות מטפלזיה קשקשית של רירית האוזן התיכונה (43). ירידה בלחץ האוזן התיכונה יכולה לגרום לנסיגה של אזורים מסוימים של הממברנה הטימפנית ב pars flaccida, pars tensa, או שניהם (43). כיסי נסיגה מורגשים כמייצגים את המבשרים להתפתחות כולסטאטומה (איור 14.47) (44, 45). תפקוד לקוי של צינור השמיעה המוביל לדלקת אוזן תיכונה כרונית (חוזרת) מורגשת כמייצגת גורם סיבתי (43).

החלק האחורי העליון של חלל האוזן התיכונה הוא האתר הנפוץ ביותר של כולסטאטומה נרכשת. בתחילה,


cholesteatomas עשויים להישאר שקטים מבחינה קלינית עד שתתרחש פלישה נרחבת לחלל האוזן התיכונה ולמאסטואיד. התסמינים כוללים אובדן שמיעה, הפרשות מסריחות וכאב ועשויים להיות קשורים לפוליפ הנובע בעליית הגג של האוזן התיכונה או לנקב של קרום התוף. בדיקה אוטוסקופית עשויה לחשוף נוכחות של פסולת לבנה בתוך האוזן התיכונה, הנחשבת לאבחנה.

איור 14.47 חתך של malleus מאוזן בוגרת עם כיס נסיגה של קרום התוף בעת הנתיחה. ישנה שכבה דקה של אפיתל קשקשי מרובד בין העצם לאפיתל האוזן התיכונה. זה נמצא בחתך הסדרתי כגידול של האפיתל הקשקשי השכבתי מכיסוי האפיתל החיצוני של כיס הנסיגה.

כולסטטומה מולדת היא כולסטאטומה של האוזן התיכונה הקיימת בנוכחות קרום טימפני שלם, ככל הנראה המתרחש בהיעדר מדיה אוטיטיס כרונית העלולה לגרום לנקב או נסיגה של הקרום הטימפני. כולסטאטומות מולדות נמצאות אצל תינוקות וילדים צעירים. מושבות קטנות של תאים אפידרמידים, המכונים תצורות אפידרמידו, נמצאות על פני השטח הצדדי הקדמי של האוזן התיכונה בעצמות הזמניות לאחר 15 שבועות היריון (43). במהלך השנה הראשונה שלאחר הלידה, מושבות האפידרמואידים נעלמות אולם אם התאים האפידרמואידים לא ייעלמו אלא ימשיכו לגדול, הם יהפכו לכולסטאטומה מולדת. האחרונים כונו גם ציסטות אפידרמואידיות (46). ברוב המקרים, כולסטאטומות מולדות נמצאות בחלק הקדמי של האוזן התיכונה. נגעים מוקדמים אינם מראים תסמינים ומתגלים בבדיקה אוטוסקופית. בנגעים מאוחרים יותר, הסימנים והתסמינים עשויים להיות זהים לכולסטאטומה נרכשת.

איור 14.48 כולסטאטומה של האוזן התיכונה. א. האבחנה ההיסטולוגית של cholesteatoma מבוססת על נוכחות של מציאת אפיתל קשקשי קרטיניז בתוך חלל האוזן התיכונה. ב מעורבות אוסוס.

Cholesteatoma של ה- Petrous Apex

כולסטאטומה של קודקוד הפטרו היא ציסטה אפידרמידית במיקום זה ואינה קשורה לקולסטאטומה של האוזן התיכונה. סביר להניח שמקורו מולד, אך לא התגלו מנוחות תאים שעשויות להסביר את מקור הנגעים הללו. הסימפטומים מתייחסים בדרך כלל למעורבות של עצבי הגולגולת VII ו- VIII בזווית cerebellopontine (46).

Cholesteatomas מופיעים כגושים ציסטיים, לבנים עד פנינים בגודל משתנה המכילים חומר גרגירי או דקיק. האבחנה ההיסטולוגית של כולסטאטומה מתבצעת בנוכחות אפיתל קשקשיים מרובד קרטיניזציה, רקמת פיברו -חיבור או גרגיר תת -אפיתלי, ופסולת קראטין (איור 14.48). תכונת האבחון החיונית היא אפיתל הקשקש הקראטיניז, ונוכחות של פסולת קראטין לבדה אינה אבחנה של כולסטאטומה. אפיתל הקשקשי הקרטיניז הוא

תפל ציטולוגית ומראה התבגרות סלולרית ללא עדות לדיספלסיה. למרות ההיסטולוגיה השפירה שלה, כולסטאטומות הן פולשניות ובעלות יכולות הרס נרחבות.

התכונות ההרסניות של כולסטאטומות נובעות משילוב של סיבות הקשורות זו בזו, כולל אפקט מסה עם שחיקת לחץ של מבנים מסביב מהכולסטאטומה, ייצור של קולגנאז (שיש לו יכולות אוסטאו-הרס על ידי ספיגת מבנים גרמיים), וספיגת עצם (20). קולגנאז מיוצר הן על ידי אפיתל הקשקש והן על ידי מרכיבי הרקמה הסיבית של הכולסטאטומה. התנהגות אגרסיבית מקומית זו היא תוצאה של הצטברות מתמשכת של החומר הכולסטומטומטי עם שחיקה פרוגרסיבית של המבנים שמסביב. בהתאם למיקום והיקף הכוליסטאטומה, השחיקה עשויה לכלול את הקיר הצידי של עליית הגג, עצמות האוזן התיכונה, העצם הטגמנטלית מעל עליית הגג והאנטרום וקליפת המסטואיד (43). התקדמות פחות תכופה כוללת שחיקה של הסינוס הצידי והפקעת הצוואר, הקפסולות הווסטיבולריות והשבלוליות, תעלת הפנים, דורה של הפוסה הגולגולת האמצעית והאחורית, התעלות החצי-מעגליות ועצב הפנים (43). השלכות של שחיקות כאלה עשויות לכלול פיסטולות תעלה חצי מעגליות, עצב פנים טימפני חשוף או פריצת מוח דרך הטגמנים.

האבחנה ההיסטולוגית של cholesteatomas היא פשוטה יחסית בנוכחות אפיתל קשקשי קרטיניז. בניגוד לכולסטאטומות, קרצינומה של תאי קשקש מראה תכונות ציטולוגיות דיספלסטיות או ממאירות בעלי תגובה עם סטרומה דסמופלסטית בולטת לצמיחתו החודרת. כולסטאטומות אינן הופכות לקרצינומות של תאי קשקש. בניסיון לקבוע אם כולסטאטומות הן קרצינומה קשקשית בדרגה נמוכה, Desloge et al. (47) ביצע ניתוח DNA על כולסטאטומות אנושיות כדי לקבוע אם קיימות הפרעות פלואידיות. בעשרה מקרים עם נתונים הניתנים לפרשנות, תשעה היו euploid ואחד היה aneuploid.מחברים אלה הגיעו למסקנה כי בשל היעדר חוסר יציבות גנטית גלויה, לא ניתן לראות כי כולסטאטומות הן גידולים ממאירים. גרנולומה של כולסטרול אינה שם נרדף לכולסטאטומה. ישויות אלה הן ישויות פתולוגיות שונות לחלוטין ואין להתבלבל ביניהן.

אוטוסקלרוזיס היא הפרעה של המבוך הגרמי והפלטה הרגליים המתרחשת אך ורק בבני אדם והיא בעלת אטיולוגיה לא ידועה. אוטוסקלרוזיס פירושו התקשות האוזן ומקורו ביוונית (ous, skleros אוזן, אוזיס קשה, מצב) ankylosis osseous (מהאנקולון היווני, להתקשות) ostospongiosis metaplastic כרונית. אוטוסקלרוזיס גורם בעיקר לאובדן שמיעה מוליך שמתחיל בדרך כלל בעשור השני והשלישי של החיים ומתקדם לאט לאט. היקף אובדן השמיעה מתאם ישירות עם מידת הקיבוע של לוחית כף הרגל. אין זה נדיר שחולים עם אוטוסקלרוזיס סובלים גם מהפרעות וסטיבולריות (48, 49). אוטוסקלרוזיס בדרך כלל מערבת את שתי האוזניים אולם, מחלה חד צדדית יכולה להתרחש עד 15% מהמקרים (50).

למרות שתיאוריות רבות בנוגע לאטיולוגיה של אוטוסקלרוזיס מופיעות בספרות, אין הסכמה. גורמים תורשתיים מציינים לעתים קרובות בין הגורמים. ניהול כירורגי של אובדן השמיעה המוליך הנגרם על ידי קיבוע סטאפס (סטאפדקטומיה) הוא הטיפול המועדף, עם החלפת הציפים הקבועים בתותבת. העצם שנחתכה עשויה לכלול את כל הסיכות (עם פלטת הרגליים) או רק את מבנה העל הכולל את הראש והקרורה (ללא פלטת הרגליים).

מבחינה היסטולוגית, השינויים הראשוניים כוללים ספיגת עצם סביב כלי הדם. הרקמה הפיברוסקולרית התאית מחליפה את העצם שנספגה, וכתוצאה מכך ריכוך העצם (otospongiosis). עצם בוגרת מונחת עם ספיגה פעילה ושיפוץ פעיל. העצם החדשה עשירה בחומר טחון וחסרה בקולגן, אך עם הזמן נוצרת עצם בוגרת יותר עם קולגן מוגבר ופחות חומר טחון, וכתוצאה מכך נוצרת עצם טרשת צפופה. תהליך זה מתחיל לרוב מהעצם הזמנית הסמוכה (הקדמי לחלון הסגלגל) ובסופו של דבר כרוך בכף הרגל של הצירים הנעים על פני הטבעת הטבעת או המפרק stapediovestibular (איור 14.49). מעורבות בסיסית גורמת לקיבוע הסיכות, עם חוסר יכולת להעביר גלי קול וכתוצאה מכך אובדן שמיעה מוליך. בעוד שניתן לראות את השינויים האוטוסקלרוטיים בלוחית הרגל החתוכה, גם כאשר לוחית הרגל מוסרת בשלמותה, היא עשויה להיות נקייה משינויים אוטוסקלרוטיים מכיוון שהקיבעון נובע באמצעות לחץ על לוחית הרגל הלא-נוטסקלרוטית מהתנפחות של התהליך האוטוסקלרוטי בעצם הטמפורלית הסמוכה (7) .

איור 14.49 אוטוסקלרוזיס של העצם הטמפורלית (מקדימה לחלון הסגלגל) הכוללת את לוחית הרגל של הצ'יפסים הנעה על פני ה-annus fibrosus או ה-stapediovestibular joint. מעורבות סטאפדיאלית גורמת לקיבוע של הסטייפ, עם חוסר יכולת לשדר גלי קול וכתוצאה מכך לאובדן שמיעה מוליך.

איור 14.50 גורמים לאובדן שמיעה מוליך.

Presbycusis ואובדן שמיעה אחר

אובדן שמיעה עשוי לכלול אובדן שמיעה מוליך ואובדן שמיעה חושי. ישנן סיבות רבות לאובדן שמיעה מוליך וחושי, בהתאמה (איורים 14.50, 14.51). אובדן שמיעה המתרחש עם העלייה בגיל מכונה presbycusis. עדיין קיימת מחלוקת לגבי השינויים האלקטרו-פיזיולוגיים וההיסטופתולוגיים הבסיסיים הקשורים להתפתחות פרסביקוסיס. שינויים ניווניים בתוך מבנים מיקרואנטומיים שונים של השבלול, כולל תאי השיער, תאי גנגליון ספיראלי, stria vascularis, וקרום basilar, הופעלו כגורם לפרסביקוזיס (51). לחלופין, נזק לתאי השיער החיצוניים בלבד הופעל כגורם לפרסביקוסיס (52, 53). כפי שהראו Soucek ועמיתיו במחקריהם על אוזניים מיושנות (52, 53), השינויים ההיסטופתולוגיים כוללים תאי שיער חיצוניים מועטים עד נעדרים של השורה השלישית (איור 14.52), עם אובדן מוחלט של תאי שיער פנימיים וחיצונים של כל השורות. בקצה התחתון הקיצוני של סליל הבסיס. בניגוד לאתרים אלה, Soucek ועמיתיו מצאו כי תאי השיער הפנימיים סבלו מאובדן מינימלי, בשורה הראשונה של תאי השיער החיצוניים הייתה

אובדן גדול יותר, והשורה השנייה יותר אובדן אך לא במידה הנראית בשורה השלישית של תאי שיער חיצוניים או בקצה התחתון הקיצוני של הסליל הבסיסי (54, 55). בנוסף, מחברים אלה מצאו גם נוכחות של סטרוציליות מוארכות ומעובות מאוד וסטריאוציליות ענקיות, שלדעתם תורמות להתפתחות פרסביקוסיס.

איור 14.51 גורם לאובדן שמיעה חושי.

איור 14.52 הכנת פני השטח של תאי שיער חיצוניים מסליל בסיסי של שבלול של קשיש. ישנם פערים רבים בין תאי השיער של שתי השורות הראשונות. (P, תאי עמוד) (חומצה אוסמית, כחול אלסיאן ופלוקסין אאוסין, טבילה בשמן.)

איור 14.53 אובדן שמיעה ויראלי- (שלב סיום) הקשור לאובדן שמיעה עם ניוון מוחלט של האיבר של קורטי.

שינויים ניווניים בתוך מבנים מיקרואנטומיים שונים של המבוך הממברני וכתוצאה מכך לאובדן שמיעה חושי-עצבי עלולים להתרחש משנית למחלה זיהומית (איור 14.53), הפרעות מטבוליות (איור 14.54), טראומה (איור 14.55), פרסביקוס חושי (איור 14.56), ושימוש מסויים. תרופות, כולל ציספלטין, חומרים משתנים ותרופות אחרות (איורים 14.57, 14.58).

מחלת M ni re היא הפרעה אידיופטית של האוזן הפנימית הקשורה למכלול סימפטומים של ספונטניות,


התקפים אפיזודיים של ורטיגו, אובדן שמיעה חושי-עצבי, טינטון ותחושה של מלאות שמיעתית. הופעת הסחרחורת היא לעתים קרובות פתאומית, ומגיעה לעוצמה מקסימלית תוך מספר דקות, הנמשכת משעה או יותר, או שוככת לחלוטין או נמשכת כתחושה של חוסר יציבות במשך שעות עד ימים.

איור 14.54 אובדן שמיעה הקשור למטבוליות בחולה עם סוכרת מאופיין בנוכחות של מבני כלי דם הואליינים ב-stria vascularis.

איור 14.55 אובדן שמיעה פוסט טראומטי עם פליטה מוקדית של האיבר של קורטי.

איור 14.56 פרסביקוס חושי המאופיין באובדן תאי שיער באיבר של קורטי.

איור 14.57 פרזביקוזיס ניסיוני עם ניוון זה משני לאפקט אוטוטוקסי הנגרם על ידי טיפול בסיספלטין.

איור 14.58 השפעות אוטוטוקסיות של קנאמיצין על איבר קורטי, כולל אובדן תאי שיער.

איור 14.59 מחלת M ni re מראה התרחבות (א) וקרע של המבוך הקרום (B).

הפתוגנזה של מחלת M ni re היא עיוות של המבוך הממברני, המוגדר כשינויים במיקרו-האנטומיה של המבוך הממברני כתוצאה מהצטברות יתר של אנדולימפה (הידרופיות אנדולימפיות) ועל חשבון המרחב הפרילימפי (54, 55 ). האנדולימפה, המיוצרת על ידי ה-stria vascularis שבשבלול ועל ידי תאים במבוך הווסטיבולרי, מסתובבת בצורה רדיאלית ואורכית. בחולים עם מחלת M ni re, מאמינים שקיימת ספיגה לא מספקת של האנדולימפה על ידי השק האנדולימפטי (55).

בשלבים המוקדמים של המחלה, הידרופים אנדולימפטיים מערבים בעיקר את צינור השבלול ואת השקיק, אך בשלבים מאוחרים יותר המערכת האנדולימפית כולה מעורבת. שינויים במבוך הקרומי כוללים התרחבות, יציאות, קרע וקריסה (איור 14.59). פיסטולות (קרעים שלא נרפאו) עלולים להתרחש. שינויים ציטו-אדריכליים ואטרופיים חמורים עשויים להתרחש באיברי החישה עם אובדן של נוירונים בשבלול.

לדיון מפורט בנושא הסרה נכונה, חתך ועיבוד לאחר המוות להערכת מיקרוסקופית של העצם הזמנית, הקורא מופנה לטקסטים אחרים (7, 56).

1. Hollinshead WH. האוזן. ב: Hollinshead WH, עורך אנטומיה למנתחים. מהדורה שלישית פילדלפיה: Harper & Row 1982:159 221.

2. מור KL. האוזן. בתוך: מור KL, עורכת האדם המתפתח: אמבריולוגיה מכוונת קלינית. מהדורה רביעית פילדלפיה: WB סונדרס 1988: 412 420.

3. Michaels L, Soucek S. פיתוח האפיתל הקשקש המרופד של הממברנה הטימפנית האנושית והתעלה החיצונית: מקור נדידת האפיתל השמיעתי. Am J Anat 1989184:334 344.

4. מייקלס L, Soucek S. אפיתל קשקש מרובד ביחס לקרום הטימפני: התפתחותו וקינטיקה. Int J Pediatr Otorhinolaryngol 199122:135 49.

5. מייקלס ל. האוזן. בתוך: שטרנברג SS, עורך. היסטולוגיה לפתולוגים. מהדורה 2. פילדלפיה: ליפינקוט-רייבן 1997: 337 366.

6. Michaels L, Soucek S. נדידת אפיתל שמיעתית על קרום התוף האנושי: II. קיומם של שני מסלולי נדידה נפרדים ומתאם אמבריולוגי שלהם. Am J Anat 1990189:189 200.

7. נגר GT. אנטומיה של השבלול הקרום והמבוך הווסטיבולרי. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1993:3 48.

8. Schuknecht HF. אֲנָטוֹמִיָה. בתוך: שוקנכט HF, עורך. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & amp Febiger 1993: 31 74.

9. Maybaum JL, Goldman JL. פקקת נורה ראשונית של הצוואר. מחקר של עשרים מקרים. קשת אוטולארינגול 193317:70 84.

10. קאמרר דב. מתאם אלקטרומיוגרפי של שרירי טנסור וטנסור וולי פאלטיני באדם. לרינגוסקופ 197888:651 662.

11. קברים GO, אדוארדס LF. צינור האוסטכיאן: סקירה של האנטומיה התיאורית, המיקרוסקופית, הטופוגרפית והקלינית שלו. Arch Otolaryngol 194439: 359 397.

12. Moreano EH, Paparella MM, Zelterman D, Goycoolea MV. שכיחות ניתוק תעלת הצוואר באוזן התיכונה האנושית: דיווח על 1000 עצמות זמניות. לרינגוסקופ 1994104 (נקודה 1):612 618.

13. Michaels L, Wells M. קרצינומה של תאי קשקש של האוזן התיכונה. Clin Otolaryngol Allied Sci 19805: 235 248.

14. נגר GT. פנאומטיזציה של העצם הטמפורלית. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1993: 53 62.

15. רעד GE. פנאומטיזציה של העצם הטמפורלית. Arch Otolaryngol 193419: 172 182.

16. דייויס DV. הערה על הביטויים של עצמות השמיעה ומבנים קשורים. J Laryngol Otol 194862:533 536.

17. Dayal VS, Farkashidy J, Kokshanian A. Embryology of the Ear. Can J Otolaryngol 19732:136 142.

18. Lysakowski A, McCrea RA, Tomlinson RD. אנטומיה של איברי קצה וסטיבולארים ומסלולים עצביים. בתוך: Cummings CW, Frederickson JM, Harker LA, Krause CJ, Richardson MA, Schuller DE, eds. אף אוזן גרון: ניתוחי ראש וצוואר. מהדורה שלישית סנט לואיס: מוסבי 1998:2561 2583.

19. קובראק HG. השפעת האוזן התיכונה על הלחץ המבוך. קשת אוטולארינגול 193521:547.

20. Lindsey JR, Schuknecht HF, Neff WD, Kimura RS. מחיקת השק האנדולימפטי ואמה השבלול. אן אוטול רינול לרינגול 195261: 697 716.

21. Tonndorf J, Tabor JR. סגירת חלונות השבלול: השפעתו על הולכת אוויר ועצמות. אן אוטול רנול לרינגול 196271: 5 29.

22. בלמר ג'יי. כלי הדם של ה-stria vascularis: תוך התייחסות מיוחדת לתפקודיהם. Arch Otolaryngol 193623: 93 97.

23. גילדה SR. מחזור הדם של האנדולימפה. Am J Anat 192739:57 81.

24. Altmann F, Waltner JG. חקירות חדשות על הפיזיולוגיה של הנוזלים המבוכים. Laryngoscope 195060: 727 739.

25. טרלוב IM. מבנה שורש העצב. II. הבחנה בין שורשים תחושתיים לשורשים מוטוריים: תצפיות על זיהוי תפקוד בשורשים של עצבי גולגולת מעורבים. Arch Neurol Psychiatr 193737:1338 1355.

26. Hollinshead WH. הגולגולת. ב: Hollinshead WH, עורך אנטומיה למנתחים. מהדורה שלישית פילדלפיה: הארפר אנד רו 1982: 26 27.

27. Hyams VJ, Batsakis JG, Michaels L. נוירומה אקוסטית. בתוך: Hartmann WH, Sobin LH, eds. אטלס של פתולוגיה של גידולים. גידולים בדרכי הנשימה והאוזן העליונות, סדרה שנייה, מס' 25. וושינגטון הבירה: המכון לפתולוגיה של הכוחות המזוינים 1988:323 326.

28. הפנר DK. אדנוקרצינומה בדרגה נמוכה ממקור שקיק אנדולימפתי. מחקר קליניקופתולוגי של 20 מקרים. סרטן 198964:2292 2302.

29. וניג BM, הפנר DK. גידולי שק אנדולימפטיים: עובדה או בדיה? עו"ד ענת פתול 19963: 378 387.

30. מגריאן CA, מק'קנה MJ, נוס RC, et al. גידולי שק אנדולימפטי: אישור היסטופתולוגי, אפיון קליני והשלכה במחלת פון היפל-לינדאו. Laryngoscope 1995105 (pt 1): 801 808.

31. Sgambati MT, Stolle C, Choyke PL, et al. פסיפס במחלת פון היפל-לינדאו: שיעורים מקרובים עם מוטציות של קו הנבט שזוהו בצאצאים עם הורים מפסיפס. Am J Hum Genet 200066: 84 91.

32. Smith CA, Lowry OH, Wu ML. האלקטרוליטים של הנוזלים הלבירינטיים. Laryngoscope 195464: 141 153.

33. שוקנכט ח.פ. ליקויים התפתחותיים. בתוך: שוקנכט HF, עורך. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & amp Febiger 1993: 115 189.

34. פרנק סט. סימן שמע למחלות לב כליליות. N Engl J Med 1973289:327 328.

35. פאטל V, Champ C, Andrews PS, Gostelow BE, Gunasekara NP, Davidson AR. קמטי תנוך האוזן ומחלות אטרומטיות: מחקר לאחר המוות. ג'וניור קול רופאים לונד 199226: 274 277.

36. וניג ב.מ. האוזן. בתוך: Mills SE, Carter D, Greenson JK, Oberman HA, Reuter VE, Stoler MH, eds. פתולוגיה כירורגית אבחנתית של שטרנברג. מהדורה רביעית פילדלפיה: Lippincott Williams & Wilkins 2004:1033 1072.

37. Bhaya MH, Schachern PA, Morizono T, Paparella MM. פתוגנזה של טימפנוסקלרוזיס. Otolaryngol Head Neck Surg 1993109(pt 1):413 420.

38. Gibb AG, Pang YT. שיקולים עדכניים באטיולוגיה ואבחון של טימפנוסקלרוזיס. Eur Arch Otorhinolaryngol 1994251:439 451.

39. Nager GT, Vanderveen TS. גרנולומה של כולסטרול המערבת את העצם הזמנית. אן אוטול רינול לרינגול 197685 (נקודה 1):204 209.

40. נגר GT. גרנולומות כולסטרול. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1994: 914 939.

41. Thedinger BA, Nadol JB Jr, Montgomery WW, Thedinger BS, Greenberg JJ. אבחון רנטגן, טיפול כירורגי ומעקב ארוך טווח של גרנולומות כולסטרול של קודקוד הפטרוס. Laryngoscope 198999: 896 907.

42. נגר GT. כולסטאטומות של האוזן התיכונה. בתוך: Nager GT, עורך פתולוגיה של האוזן והעצם הזמנית. בולטימור: וויליאמס אנד ווילקינס 1994: 298 350.

43. מייקלס ל. הביולוגיה של כולסטאטומה. Otolaryngol Clin North Am 198922:869 881.

44. וולס MD, Michaels L. תפקיד של כיסי נסיגה בהיווצרות כולסטאטומה. Clin Otolaryngol Allied Sci 19838: 39 45.

45. שוקנכט ח.פ. כולסטאטומה. בתוך: Schuknecht HF, ed. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & amp Febiger 1993: 204 206.

46. ​​de Souza CE, Sperling NM, da Costa SS, Yoon TH, Abdel Hamid M, de Souza RA. cholesteatomas מולדות של זווית cerebellopontine. Am J Otol 198910:358 363.

47. Desloge RB, Carew JF, Finstad CL, et al. ניתוח DNA של כולסטאטומות אנושיות. Am J Otol 199718: 155 159.

48. Cody DT, Baker HL Jr. Otosclerosis: תסמינים וסטיבוליים ואובדן שמיעה חושי. אן אוטול רנול לרינגול 197887 (נק '1): 778 796.

49. מעורבות מוראלס-גרסיה ג. קוכלו וסטיבולרית באוטוסקלרוזיס. Acta Otolaryngol 197273: 484 492.

50. Schuknecht HF. אוטוסקלרוזיס. בתוך: Schuknecht HF, ed. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & Febiger 1993:365 379.

51. שוקנכט ח.פ. הפרעות הזדקנות. בתוך: שוקנכט HF, עורך. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & Febiger 1993:415 446.

52. Soucek S, Michaels L, Frohlich A. שינויים פתולוגיים באיבר קורטי בפרסביאקוסיס כפי שהם נחשפים במיקרו -חיתוך וצביעה. Acta Otolaryngol Suppl 1987436:93 102.

53. Soucek S, Michaels L, Frohlich A. עדויות לניוון תאי שיער כנגע העיקרי באובדן שמיעה של קשישים. J Otolaryngol 198615: 175 183.

54. פפארלה מ.מ. הגורם (תורשה רב-פקטוריאלית) ופתוגנזה (חוסר ספיגה אנדולימפטית) למחלת מנייר ותסמיניה (מכני וכימי). Acta Otolaryngol 198599: 445 451.

55. קליס SF, Buijs J, Smoorenburg GF. כימות הקשר בין שינויים אלקטרופיזיולוגיים למורפולוגיים בהידרופים אנדולימפיים ניסיוניים. אן אוטול רנול לרינגול 199099 (נק '1): 566 570.

56. Schuknecht HF. טכניקות היסטולוגיות. בתוך: שוקנכט HF, עורך. פתולוגיה של האוזן. מהדורה 2. פילדלפיה: Lea & Febiger 1993:7 12.


מה הופך את הנוירונים של עצב השמיעה למהירות כזו? - ביולוגיה

מהן רשתות עצביות ומה הן יכולות לתרום לפסיכולוגיה?

דניאל ס. לוין, אוניברסיטת טקסס בארלינגטון

ה- & quotChunnel & quot על פני הערוץ האנגלי בין בריטניה לצרפת נבנה משני הקצוות, עם טכנולוגיית לייזר שנוצרה כדי להיפגש באמצע. באופן דומה, אם רוצים להבין את הבסיס הביולוגי של ההתנהגות האנושית, צריך ללכת הלוך ושוב בין הביולוגיה של המוח לתפקודים התנהגותיים, ולנסות לגרום להם " להיפגש באמצע".

אם הביולוגיה של המוח מקבילה ל & quot, בריטניה, & והפסיכולוגיה של ההתנהגות, הרגש וההכרה ל & quot, צרפת, & quot; אז התחום הבינתחומי ההולך וגדל של רשתות עצביות הוא אחד ה & quottunnels & ביניהן. רשתות עצביות הן מודלים מתמטיים וממוחשבים המורכבים מאזורי מוח מדומים ומקשרים ביניהם. יחד עם זאת, הרשתות מתוכננות במטרה להשיג בעזרת הדמיות מחשב כמה תוצאות שניתן לפרש אותן כאנלוגיות לקבוצה כלשהי של נתונים התנהגותיים או עצביים או פסיכולוגיים. דוגמה אחת לנתונים כאלה היא התניה פבלובית (סוג הלמידה המתרחשת כאשר כלבים מאומנים להפיל ריר בקול הפעמון על ידי הצגה חוזרת ונשנית של הפעמון ולאחריה אבקת בשר). בדיקה נוספת היא בדיקת מיון כרטיסים המשמשת נוירופסיכולוגים קליניים לאיתור נזקים באונה הקדמית.

אנו המרכיבים את המודלים הללו לפעמים עובדים " מלמעלה למטה" מהתנהגות אנושית או בעלי חיים נצפית. בזמנים אחרים אנו עובדים "מלמטה למעלה" מהפיזיולוגיה של נוירונים (תאי עצב) הכוללים את המוח. בדומה לבוני מנהרות, אנו מתחילים בקצה כזה או אחר (או עם התוצאות הפסיכולוגיות או עם מה שאנו יודעים על פיזיולוגיה ואנטומיה) ולאחר מכן משכללים את המודל שלנו כך שהוא יתאים יותר לקצה השני. בתהליך אנחנו הולכים קדימה ואחורה עד שהגענו לשלב מסוים של הבנה.

אך למה אנו מתכוונים בהדמיית למידה של נגיד איגוד פעמון לאוכל באמצעות משוואות מתמטיות שנפתרות במחשב? זה עשוי להישמע כמו להשוות בין שני דברים שהם שונים בתכלית. אבל מתמטיקה שימשה במשך מאות שנים כשפה תיאורית לכל דבר בטבע. רוב האנשים כבר רגילים להשתמש במתמטיקה לתיאור משתנים פיזיקליים - מספר אטומים, מיקומי אובייקטים, מטענים חשמליים וכן הלאה.לפי חוזה, משתנים פסיכולוגיים, כגון עוצמתו של דחף רעב או זיכרון של פעמון, לא נראים נורא & quot; מתמטיים. & Quot או זיכרונות, גם אם לעולם לא נוכל להתאים להם בדיוק. בינתיים, אנו יכולים להשתמש ברשתות ובמשוואות שלנו לא כהתאמה מדויקת לנתונים, אלא כמטאפורות להשפעות פסיכולוגיות הניתנות למדידה חלקית.

אז מהי בעצם " רשת עצבית"? עבודתם של דיוויד רומלהארט וג'יימס מק'קלנד, 1 והיישום הקליני שלה על ידי ג'ונתן כהן 2, נקראו כל כך הרבה על ידי פסיכולוגים וקלינאים עד שהמונח מוגבל לרוב למשמעות המבנה הספציפי של שלוש שכבות של רומלהארט ומקללנד. אבל רשתות מהסוג הזה הן רק חלק קטן מהספרות בתחום, ולא דומיננטיות. אין הגדרה מוכרת אוניברסלית של המונח. הקרוב ביותר הוא כנראה זה שפותח ב-1988 על ידי צוות של מומחי רשתות עצביות ממחקר שהוזמן על ידי משרד ההגנה של ארצות הברית: 3

מה הכוונה ב צמתים אוֹ אלמנטים בהגדרה הזו? בעבודתו של וורן מק'קולוך, אחד מחלוצי התחום בשנות ה -40, צמתים נתפשו להיות אנלוגיים לנוירונים בודדים (תאי מוח). אך עם התפתחות התחום, המדענים תפסו לעתים קרובות יותר את הצמתים כקבוצות גדולות של נוירונים או כאזורים במוח. שינוי זה התרחש מכמה סיבות. ראשית, מספר הנוירונים במוח האנושי הוא גדול ביותר, בסדר גודל של טריליון, כך ש"דיאגרמת חיווט" של נוירון אחר נוירון לא תהיה מעשית. שנית, ניסויים ממעבדות נוירופיזיולוגיה העלו כי הדפוסים החשמליים של נוירונים בודדים והביוכימיה של הקשרים (הנקראים סינפסות) בין נוירונים אינם סדירים במיוחד בארגון שלהם. אבל אם חלק מהאי-סדירות ברמות של נוירונים בודדים וסינפסות נמדדות על פני קבוצות גדולות או אזורי מוח, צצים דפוסי חיבור קבועים שחשובים להתנהגות ולתפקודים נפשיים.

לפעמים, צומת ב- דֶגֶם רשת עצבית לא מייצגת אזור מוח ידוע אלא את הקידוד של המוח של מושג מסוים למשל, "האות א, "" כונן הרעב, "הכלל המסווג את הקלפים לפי צבע." כמה טהורים ביולוגיים מתנגדים לכך, מאחר והשימוש בידע הנוכחי אינם יכולים להתאים צומת כזה לדפוסים חשמליים באזור מוח מסוים. אבל זו רק " המנהרה" שנבנית מהצד הפסיכולוגי של הבעיה. אם אתה רוצה לבנות מודל מחשב של התנהגות מורכבת, כגון סיווג קלפים, תחילה עליך לפרק אותו להתנהגויות פשוטות יותר, כגון תפיסת תכונות כמו צבע או צורה של העיצובים שעל הכרטיסים. כך שחלק מצמתי הרשת העצבית הללו עשויים לייצג את התפקודים והכמות הדרושים להבנת פונקציה נפשית מורכבת יותר וגדולה יותר.

עכשיו איך נראית חתיכה אופיינית של & קוואטונל & quot שנבנתה מהצד הנוירוביולוגי? התהליך שבו נוירונים מעבירים אותות לנוירונים אחרים מתואר בספרי לימוד רבים, 4 וניתן כאן רק תיאור מקושט. כל נוירון מורכב משלושה חלקים עיקריים. אלו הם ה גוף התא, שהוא אזור מרכזי המכיל את הגרעין שכל התאים הביולוגיים, כולל נוירונים, מחזיקים בו אקסון, שהוא נימה ארוכה שאז בולטת החוצה מגוף התא ומה דנדריטים, שהם מספר גדול (באלפים לכל נוירון) של ענפים קטנים יותר הנכנסים לגוף התא. הנוירון הטיפוסי מקבל אותות חשמליים מנוירונים אחרים בדנדריטים, ואז מעבד את האותות הללו בגוף התא. אם כוחם המשולב מספיק גדול, הוא מתורגם לאות אחר הנוסע לאורך האקסון לאחת הסינפסות שהוא עושה עם נוירונים אחרים. בסינפסה המנגנון משתנה ותהליכים הכוללים משדרים כימיים משתלטים.

אבל מה האות החשמלי? הוא מורכב משינוי זמני במתח על פני קרום המכסה את התא, לאורך כל הדנדריטים, גוף התא והאקסון. זה נעשה באמצעות תנועה על פני הממברנה של כמה אטומים טעונים חשמלית או יונים יוני נתרן, אשלגן וכלוריד. על ידי תהליכים שעדיין אינם מובנים במלואם, שחרור חומר משדר כימי מסינפסות המובילות לנוירון יכול להעלות או להקטין את ההסתברות לחילופי אטומים טעונים חשמלית על פני הממברנה. המתח שהשתנה, על ידי תהליכים אחרים שאינם מובנים לחלוטין, בתורו גורם לשחרור כמות מסוימת של משדר כימי מכמה סינפסות שעוברות מאותו נוירון לנוירונים אחרים.

ברוב הרשתות העצביות המבצעות התנהגויות, הצמתים או היחידות מתפרשים כקבוצות של מספר רב של נוירונים, אולי כמה אלפים. בשלב זה של הפיתוח של המודלים, אין מספיק ידע מדויק כדי להקצות כל אחד מהצמתים הללו לאזור מוח ספציפי וניתן למדידה (למרות שלעתים מצוין מיקום כללי גס במוח ו/או סוג הנוירון ). מסיבה זו, הפרטים של אותות חשמליים ואטומים טעונים חשמלית אינם מופיעים במשוואות של רשתות מחשבים טיפוסיות. במקום זאת, האותות החשמליים ממוצעים למשתנים הנקראים פעילות של כל צומת. הפרשנות הביולוגית הנפוצה ביותר של "פעילות" היא של התדירות הממוצעת הנוכחית של אותות חשמליים עבור קבוצת נוירונים באזור כלשהו על פני חלון זמן מסוים. חלק מהקוראים לא מרגישים בנוח להשתמש ברעיון מופשט כגון פעילות שלא ניתן להגדיר אותה במלואה אך במונחים של העולם האמיתי. אך מדענים בתחומים רבים השתמשו לעתים קרובות במבנים מופשטים כאלה כדי להשיג הבנה של העולם הפיזי האמיתי על ידי לימוד גרסה פשוטה ואידיאלית של העולם.

חיבורים בין נוירונים במוח יכולים להיות מעורר (נוטה להגדיל את ההסתברות לפוטנציאל פעולה) או מעכב (נוטה להקטין את ההסתברות לפוטנציאל פעולה). באופן דומה, חיבור בין צמתים ברשת עצבית הוא מעורר אם אות המופק מפעילות בצומת אחד נוטה להגביר את הפעילות בצומת השני. החיבור מעכב אם אות המופק מפעילות בצומת אחד נוטה להפחית את הפעילות בצומת השני. הן עירור והן עיכוב מבצעים פונקציות קוגניטיביות ברשתות עצביות מלאכותיות וגם ביולוגיות. ההתרגשות חשובה ליצירת אסוציאציות בין מושגים (למשל, לכלבים של פבלוב, שמיעת הפעמון & ציטוטים והתרגשות ומחשבה על מזון). הוא גם ממלא תפקיד מרכזי בגרימת דחף רגשי או תכנית מנומקת לעורר פעולה. עיכוב חשוב לקבלת החלטות בין חלופות, כי אדם או בעל חיים צריך לעשות דבר אחד ו לֹא לעשות דבר אחר. זה יכול לגרום לנו, למשל, לעסוק בהתנהגות אחת ולא לעסוק בהתנהגות מתחרה. כמו כן, עיכוב יכול לגרום לנו לטפל בחלק אחד של גירוי נתפס אך לא לטפל בחלק אחר. העיכוב חשוב גם לשליטה בעוצמת הפעילות המוחית, כלומר לשמירה על האותות המעוררים שלא יציפו את הרשת בהפרשות דמויות אפילפסיה.

יש מגוון רב בכללים המתמטיים לרשתות עצביות. רובם כרוכים בשינויים לאורך זמן בפעילות הצמתים האינטראקטיביים ולעתים קרובות בעוצמות החיבורים (המכונים לפעמים משקולות חיבור) בין צמתים. משקלי חיבור הם משתנים ביוכימיים אידיאלים, בדיוק כפי שפעילויות צמתים הן משתנים חשמליים אידיאלים. חושבים שהם מייצגים כמויות של חומרים משדרים כימיים או תכונות של מולקולות מסוימות על קרומי התא הנקשרות עם המשדרים וכך גורמות לשינוי בתכונות החשמליות של הנוירון הקולט. נכון לעכשיו ישנן עדויות נוירופיזיולוגיות ניכרות לכך שחוזקות של סינפסות רבות בין זוגות נוירונים משתנות כאשר שני הנוירונים פעילים חשמלית שוב ושוב במקביל. פסיכולוגים המעוניינים ללמוד (כולל זיגמונד פרויד) הציעו את רעיון השינויים בסינפסות הרבה לפני שנוירופיזיולוגים הבחינו בכך. נראה כי גמישות כזו של נקודות חיבור נדרשת לא רק ללמידה, אלא גם לתפקוד הכולל של התיווך של המוח בין שאר הגוף לבין הסביבה החיצונית.

לצורך מאמר זה, הפרטים הטכניים של רשתות עצביות מיותרים. מה שחשוב הוא שהם מייצגים את הדינמיקה של אינטראקציות בין צמתים המזוהים עם אזורים במוח או סוגים של נוירונים בתוך אזורי מוח נתונים עם ייצוגים של אובייקטים נפשיים מסוימים כגון תפיסות, פעולות, זיכרונות, רגשות, תוכניות או מושגים או עם שניהם בו זמנית.

כמו כל המודלים המתמטיים של אירועים בעולם האמיתי, ניתן לשקול מודלים של רשתות עצביות של המוח קריקטורות ממה שהם מדגמנים. כלומר, מודל אינו מייצג הכל לגבי המערכת שהיא משחזרת, רק התכונות הדרושות להבנת התנהגויות מערכת מסוימות. אבל בדיוק כפי שקריקטורות בקריקטורות יכולות להחיות נטיות מסוימות של הדמויות שהן מציגות, קריקטורות במודלים של רשתות עצביות יכולות להניב כמה אינטואיציות חשובות לגבי סוגים של מבני מוח שעשויים לייצר התנהגויות מסוימות. שתי "הודעות קח הביתה" לגבי רשתות עצביות צריכות להיות:

(1) רשתות עצביות הן מטאפורה לכך שכל חיי הנפש קשורים זה בזה באופן דינמי. תפיסות, סיווגים, אמונות, רגשות, תוכניות ופעולות לא ניתנים להפרדה זה מזה, אלא יוצרים את מה שחלק מהדתות מכנות "רשת מקושרת זה לזה". תוצאות מפסיכולוגיה ניסויית מראות, למשל, שאי בהירות קוגניטיבית יכולה להוביל לאי נוחות רגשית. וכי הטיות רגשיות יכולות להשפיע על אופן בחירת הקטגוריות.

(2) כמה ארכיטקטורות רשת עצביות ספציפיות יכולות לתפקד כמטאפורות שימושיות לנטיות יחס אנושיות ספציפיות. במאמר מאוחר יותר, למשל, אציג רשת עצבית המשמשת מטפורה לנטייה האנושית להיתקע בהתנהגויות מושרשות, חסרות תגמול. רשת אחרת משמשת כמטפורה לקפיצה בין ניגודים רגשיים קוטביים (כגון אהבה ושנאה). אך קיימת גם מטאפורה של רשת עצבית לתהליך היצירה המעודדת מימוש עצמי!

השימושים הנוכחיים של רשתות עצביות במדעי המוח והפסיכולוגיה

רשתות עצביות נועדו לדמות פונקציות מנטליות שונות, בכל מקום בו מופיעות פונקציות אלה. כתוצאה מכך, בנוסף ליישומים הביולוגיים והפסיכולוגיים שלהן, רשתות עצביות מצאו שימוש נרחב מאז אמצע שנות השמונים ביישומים תעשייתיים והנדסיים המחייבים צורה כלשהי של תפקוד & quotintelligent & quot. אלה כוללים, למשל, עיבוד דפוסים חזותיים, עיבוד אותות דיבור, רובוטיקה, ניתוח ייצור, חיזוי פיננסי ויישומים רבים אחרים. 5

היישומים של רשתות עצביות להבנת תהליכים מנטליים אנושיים בפועל פיגרו מאחורי היישומים התעשייתיים. אבל בסוף שנות התשעים נרשמה צמיחה מהירה של מודלים ביולוגיים והתנהגותיים. צמיחה זו מתרחשת בין היתר כי ליותר נוירוביולוגים ופסיכולוגים מתמיד יש גישה למחשבים אישיים במהירות גבוהה. כמו כן, הוא מעורר התקדמויות רבות במדעי המוח הניסיוניים, כגון טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) וסריקת הדמיית תהודה מגנטית (MRI), המאפשרות תיאור מלא יותר (אם כי עדיין לא מושלם) של חילוף החומרים בפועל של רקמת המוח במהלך ביצוע משימות קוגניטיביות. ההנחה היא כי אותם אזורים הפעילים ביותר, מבחינת חילוף החומרים וזרימת הדם, הם החלקים במוח המשמשים ביותר את המשימה הנוכחית. כל ההתקדמות הזו גורמת למדעי המוח לקבל מסגרת תיאורטית מוצקה. למעשה, מעבדות רבות לפסיכולוגיה ומדעי המוח מגייסות או משתפות פעולה עם חוקרים שמומחיותם היא בעיקרה תיאורטית ולא, או גם ניסויית. חוקרים אלה משלבים לעתים קרובות ידע בספרות נוירולוגית או פסיכולוגית רלוונטית עם הכשרה במדעי המחשב, הנדסה, מתמטיקה או פיזיקה.

ארבעה ספרים הופיעו מאז 1996 על מודלים של רשת עצבית הקשורים למחלות נפש 6. בשנת 1995 התקיימו שני הכנסים הגדולים הראשונים - אחד בלונדון ואחד בקולג 'פארק, מרילנד - על מודלים של רשת עצבית של הפרעות נפשיות וקוגניטיביות, כגון סכיזופרניה, אפילפסיה, מחלת אלצהיימר, דיכאון, שבץ ושד. כנסים אלה גרמו נוכחות מצד פסיכיאטרים ונוירולוגים רבים, כמו גם מדענים אקדמיים. כמו כן התקיימו סימפוזיציות ברשתות עצביות בכנסים כגון מפגשים שנתיים של החברה הפסיכולוגית האמריקאית והאיגוד הפסיכולוגי האמריקאי. ישנם גם לפחות ארבעה כנסים בינלאומיים שנתיים המוקדשים לרשתות עצביות בעצמם. חלק מהפגישות הללו כוללות שני מפגשים המוקדשים למדעי המוח ופגישות אחרות המוקדשות ליישומים תעשייתיים. בנוסף, באחד הכנסים הללו התקיים בין 1994 ל -1996 מפגש המוקדש ללימוד ודוגמנות תודעה. בארצות הברית, מערב אירופה ויפן, התמיכה הממשלתית במחקר רשתות עצביות החלה להשתלב עם תמיכה במדעי המוח.

ההצלחות המוקדמות הידועות ביותר של מודלים של רשתות עצביות היו בתחום תפיסה, סיווג וסיווג דפוסים חושיים. זה נתן תובנות כיצד פועלות מערכות התפיסה של המוח, ובמיוחד המערכת החזותית שלו. לרשתות סיווג דפוסים אלה יש גם מגוון רחב של יישומים לביצוע פונקציות & quotintelligent & quot על ידי מחשבים. בין אלה ניתן למצוא אבחון רפואי, שבו התצוגה החזותית של איבר מסוים עבור מישהו עם מחלה שונה מאותה תצוגה ללא המחלה. זה שימש גם כדי לסווג אותות מכ"ם כמגיעים מפולטים שונים או מספרים מודפסים ביד במיקוד כספרות ספציפיות. מודל רשתות עצביות של התהליך הפסיכולוגי של התניה הוא גם תחום מחקר פעיל מאז שנות ה-70.

לאחרונה, אותה מתודולוגיה התקרבה יותר להבנת התהליכים הקוגניטיביים האנושיים המורכבים ביותר והתמוטטויות האופייניות שלהם עם נזק מוחי או מחלת נפש. היו מודלים של ההשפעות של פגיעה באונה הקדמית על תכנון התנהגויות מסודר. היו גם מודלים ראשוניים, למשל, של מחלת אלצהיימר, סוג אחד של דיסלקציה ותיאוריית רשת עצבית איכותית של מחלת מאניה-דפרסיה. כמו כן, קיים לפחות מודל חישובי אחד של הפרעה בהתנהגות המוטורית על ידי מחלת פרקינסון.

מודלים של רשתות עצביות של תהליכים קוגניטיביים מורכבים מפותחים לרוב על ידי פירוק תהליכים אלה לתת-תהליכים פשוטים יותר למטרות ניתוח. לדוגמה, רשתות עצביות שימשו למודל של סיווג של דפוסים תחושתיים כמו אלה באותיות האלף בית. דמויות בכתב יד שעשויות להופיע על מעטפת דואר, ולעתים נכתבות בצורה לא מדויקת, מסווגות לאיזה מכתב הם הכי קרובים. על מנת לעצב את תהליך הסיווג הזה, אנו זקוקים למודלים של שני תהליכי משנה לפחות. אחד מתתי-התהליכים הללו הוא למידה, מכיוון שהייצוג של אותיות רומיות במוח אינו קשור: אותם מבנים עצביים מסוגלים באותה מידה, למשל, ללמוד אותיות יפנית, הינדית, עברית או רוסית. תהליך משנה נוסף הוא ההכרעה בין שתי חלופות. לדוגמה, מכתב כתוב בצורה מרושלת עשוי להסתכל איפשהו בין & quotE & quot ו- & quotF, כך שאנו צריכים להיות מסוגלים להחליט איזו אות יותר סבירה, לשפר את הדימוי המנטלי שלנו של אותה אות ולדכא את הדימוי שלנו של האות השנייה.

המודלים של רשתות העצבים דיוויד רומלהרט וג'יימס מקללנד קראו לסוג זה של ניתוח an חקר המיקרו-מבנה של הקוגניציה. קבוצה נוספת של דוגמניות, ובראשן סטיבן גרוסברג, יישמה ניתוח כזה על מגוון תהליכים קוגניטיביים והתנהגותיים, כולל סיווג, התניה, תפיסה חזותית, זיהוי מילים וקידוד דיבור. 7 התיאוריות החישוביות של גרוסברג ועמיתיו מצביעות על כך שסוגים דומים של תהליכים הם מרכיבים בכל הדברים השונים שהמוח שלנו עושה. לדוגמה, אותם עקרונות של למידה אסוציאטיבית והחלטה תפיסתית משמשים הן למודל של תהליך הסיווג והן, בצורה אחרת, למודל של תפקיד תשומת הלב הסלקטיבית בהתניה. כמו כן, ספר בעיתונות מאת המודל ג'ון טיילור מפתח סדרה של תיאוריות רשתות עצביות הקשורות זו בזו עבור אזורים רבים במוח המעורבים בתהליכים קוגניטיביים ברמה גבוהה. 8 אלה כוללים ארגון של רצפי התנהגות מתוכננים המבוססים על שילוב של ניתוח רציונלי והעדפות רגשיות והאופן שבו הזיכרון מעורב בתודעה.

מה שכל המודלים העצביים האלה עשו זה לפתח "tool kit" המורכבת מחלקים שונים, או תת בלוקים, של רשתות עצביות, שניתן להשתמש בהן שוב ושוב ובשילובים שונים. האם, כך אני מאמין, היא בערך הדרך שבה המוח שלנו בנוי באמת? המשמעות היא שכמה שחומרי בסיס אחראים לכל הקוד הגנטי העשיר שלנו, כמה סוגים של קשרים עצביים אופייניים חוזרים על עצמם בחלקים רבים אם לא בכל מערכת העצבים, ממרכזי חוט השדרה ומרכז הרפלקס של המוח התיכון ועד לחזית. אונות ואזורי אסוציאציה אחרים של הקורטקס.

אם המחברים הללו נמצאים במסלול הנכון, המתודולוגיה שלהם יכולה להיות אוניברסלית בכל הנוגע לתהליכים נפשיים. הם רומזים שאותם סוגים של מבנים עצביים המטפלים בתהליכים פשוטים יחסית כמו תפיסה חזותית והתניה יכולים גם, ב שילובים שונים ו עם מורכבות גדולה יותר, להתמודד עם תהליכים הרבה יותר מורכבים כמו שכל, הסקה וקבלת החלטות. אותם תהליכים יכולים להניב תיאוריות סבירות לגבי הפרעות התנהגותיות, קוגניטיביות ורגשיות והטיפול בהן. בסופו של דבר, הבנה מספקת של תהליכים מנטליים יכולה אפילו להוביל לתיאוריות של מימוש עצמי, התנהגות אתית, וכיצד אנו מחליטים נכון בין לא נכון.

לפעמים שואלים אותי איזו גישה עצבית, או חישובית, יכולה להוסיף להבנתנו את הפסיכולוגיה האנושית מעבר למה שניתן להשיג רק על ידי חשיבה אינטליגנטית על תהליכים מנטליים. התשובה שלי היא שגישה לבעיות באמצעות דיסציפלינה חדשה לא מובילה אוטומטית לנקודת מבט אחרת. רשתות עצביות אינן משנות את ראיית המוח וההתנהגות שלנו באופן דרמטי. הם רק עוזרים לנו להתמודד עם בעיות של התנהגות אנושית באמצעות גישת מערכות.משמעות הדבר היא שכל אישיות שלנו, כמו כל מערכת מורכבת אחרת, נתפסת כרשת של תת-מערכות שונות (במקרה זה רגש, קוגניציה, שכל, זיכרון, תפיסה, פעולה מוטורית וכו'), כולן משפיעות זו על זו באופן דינמי אך כל אחת מהן. אוטונומית במידה מסוימת. ברשת כזו, אין טעם לומר שחלקים מסוימים במבני האישיות שלנו הם "טובים יותר" או יותר "בסיסיים" מאשר חלקים אחרים. הרשתות העצביות שלנו נלמדות באמצעות התיאוריה המתמטית של מערכות דינמיות (המכונה לפעמים גם תורת הכאוס), החלה על מגוון רחב של סוגים אחרים של מערכות פיזיות וחברתיות.

אין כאן גימיקים, והקורא עשוי לשאול "אז מה חדש?" אבל לגישת המערכות הדינמיות מתברר שיש השלכות מפתיעות על יחסי אנוש. 9 במקום לכפות ז'קט מתמטי על האישיות האנושית, כפי שרבים חוששים, מערכות דינמיות מצביעות על כך שלאנשים יש פוטנציאל הרבה יותר ממה שהם מפגינים ברגע נתון אחד ובהקשר נתון אחד. זה מציע סטנדרטים של התנהגות תוך -אישית ובינאישית שהם בהישג יד כמעט לכל אחד. אז לאנשים שמוכנים לפרוץ דרך חדשה, גישות מדעיות יספקו תקווה.

1. רומלהארט, דיוויד אנד מק'קלנד, ג'יימס ל ', עורכים. עיבוד מבוזר במקביל: גישושים במיקרו -מבנה הקוגניציה, כרך 1 ו -2, קיימברידג ', MA: MIT Press, 1986. הרעיונות המהותיים שלהם פותחו קודם לכן בעבודת הדוקטורט של פול וורבוס, 1974, מעבר לרגרסיה: כלים חדשים לחיזוי וניתוח במדעי ההתנהגות.

2. ראו, למשל, כהן, ג'ונתן אנד סרפאן_שרייבר, דיוויד, הקשר, קליפת המוח ודופמין: גישה חיבורית להתנהגות ולביולוגיה בסכיזופרניה. סקירה פסיכולוגית 1992, 99, 45_77.

3. מחקר רשת עצבית של DARPA (1988). אלכסנדריה, וירג'יניה: AFCEA International Press, p. 60.

4. קנדל, אריק ושוורץ, ג 'יי (עורכים). עקרונות מדעי העצבים. ניו יורק: Elsevier, 1985. שפרד, גורדון. נוירוביולוגיה. ניו יורק: הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, 1983.

5. ארביב, מיכאל (עורך). המדריך לתיאוריית המוח ורשתות עצביות. קיימברידג ', MA: MIT Press, 1995. מילר, תומאס, סאטון, ריצ'רד, וורבוס, פול (עורכים). רשתות עצביות לבקרה. קיימברידג ', MA: MIT Press, 1990.

6. פארקס, רנדולף, לוין, דניאל, אנד לונג, דברה (עורכים). יסודות המודלים של רשתות עצביות: נוירופסיכולוגיה ומדעי המוח הקוגניטיביים. קיימברידג ', MA: MIT Press, 1998. Reggia, James, Ruppin, Eytan & amp Berndt, Rita (עורכים). מודל רשת עצבית של הפרעות מוחיות. סינגפור: World Scientific, 1996. שטיין, דניאל (עורכת). רשתות עצביות ופסיכופתולוגיה. קיימברידג', בריטניה: הוצאת אוניברסיטת קיימברידג', 1998. רג'יה, ג'יימס, רופין, איתן וגלנצמן, דניס (עורכים), הפרעות של מוח, התנהגות וקוגניציה: הפרספקטיבה הנוירו-חישובית. אמסטרדם: אלסבייה, 1999.

7. גרוסברג, סטיבן. רשתות עצביות ומודיעין טבעי. קיימברידג ', MA: MIT Press, 1988.

8. טיילור, ג'ון. המירוץ לתודעה. קיימברידג', MA: MIT Press, בדפוס.

9. לוין, דניאל, שכל ישר ושטויות, הוגש לפרסום. לוין, דניאל, מה יכולה הפסיכולוגיה האקדמית לתרום לפסיכותרפיה? פסיכליין, כרך 1 (מס' 2), 18-19, 1996. לוין, דניאל, דיסוננס קוגניטיבי, אפקטי הילה ומלכודת ההערכה העצמית. פסיכליין, כרך 2 (מס '3), 25-26, 1998.


צפו בסרטון: 10 הבחירות הקשות ביותר. מה אתם תבחרו? מבחן אישיות (נוֹבֶמבֶּר 2022).