Cercetător de la USC primește un grant NIH pentru a investiga procesarea sunetelor complexe de către cohlee
Cercetătoarea Karolina Charaziak, PhD, de la USC, a obținut un grant de 3,3 milioane de dolari de la Institutul Național de Sănătate (NIH) pentru a studia modul în care cohleea, partea urechii interne responsabilă pentru auz, procesează sunetele complexe întâlnite în viața de zi cu zi.
Grantul, care va fi desfășurat pe parcursul a cinci ani, va permite echipei conduse de Charaziak să combine imagistica avansată a cohleei, înregistrări electrice și modelare computațională pentru a analiza cum procesează cohleea sunetele complexe în cazul persoanelor cu auz sănătos și în cazul celor cu pierderi auditive. Acest grant este finanțat de Institutul Național pentru Surditate și Alte Tulburări de Comunicare (NIDCD) al NIH.
Urechea internă este un senzor biologic extraordinar, capabil să detecteze vibrații mai mici decât diametrul unui atom, în timp ce funcționează pe o gamă vastă de niveluri sonore. Mulți pacienți se confruntă cu dificultăți de auz care nu sunt pe deplin explicate de un test auditiv standard. Măsurile clinice actuale oferă doar o imagine limitată a sănătății cochleei și adesea nu pot identifica structurile specifice din urechea internă care nu funcționează corespunzător.
Charaziak își propune să înțeleagă mai bine modul în care cohleea sănătoasă procesează sunetele complexe și cum acest proces se schimbă în cazul pierderii auzului. Prin corelarea măsurătorilor directe de la animale de laborator cu măsurători noninvazive ale auzului, ea și echipa sa speră să identifice noi markeri diagnostici care ar putea fi folosiți în clinică pentru a detecta problemele de auz mai devreme și mai precis.
„Pe termen lung”, a declarat ea, „aceste progrese ar putea îmbunătăți diagnosticul, ajutând clinicienii să facă distincția între diferitele forme de pierdere senzorială a auzului și, eventual, să ghideze strategii de tratament mai personalizate. De asemenea, această cercetare ar putea influența designul aparatelor auditive, al implanturilor cochleare și al algoritmilor de procesare a semnalului, oferind o înțelegere mai precisă a modului în care cohleea sănătoasă codifică vorbirea și alte sunete complexe.”
Proiectul va investiga modul în care două proprietăți cheie ale cochleei influențează modul în care oamenii aud vorbirea, muzica și alte sunete complexe. „În termeni simpli, prima proprietate, nonlinialitatea, se referă la abilitatea cochleei de a amplifica activ sunetele slabe, în timp ce comprimă sunetele mai puternice”, a declarat ea. „A doua proprietate, dispersia, se referă la faptul că frecvențele diferite călătoresc prin cochlee la viteze diferite. Vrem să înțelegem cum aceste proprietăți influențează modul în care cohleea procesează sunetele care se schimbă în timp.”
Majoritatea studiilor de laborator privind auzul utilizează sunete relativ simple, cum ar fi tonurile pure. Totuși, sunetele naturale – inclusiv vorbirea, muzica și sunetele de mediu – se schimbă continuu în timp, atât în frecvență, cât și în intensitate. Echipa lui Charaziak își propune să înțeleagă modul în care urechea internă gestionează aceste sunete complexe din viața reală.
Lucrările preliminare ale lui Charaziak sugerează că unele diferențe perceptuale ar putea avea originea chiar în cochlee, înainte ca informația sonoră să ajungă la creier.
Înainte de a primi acest grant R01, laboratorul lui Charaziak a lucrat pentru a dezvolta măsuri obiective și noninvazive ale funcției cochleei la șoareci cu pierderi auditive. Una dintre descoperirile lor cele mai interesante a fost că semnalele electrice minuscule, generate de celulele senzoriale din urechea internă, pot revela cât de bine amplifică și comprimă cochlea sunetele, o funcție care este adesea afectată de pierderea auzului.
Testând această metodă la animale cu auz normal, Charaziak și colaboratorii săi au demonstrat că măsurătorile sunt fiabile și reproducibile. Apoi, au putut să testeze tehnica la animale cu diferite tipuri de pierdere a auzului pentru a determina dacă tehnica era capabilă să facă distincția între diverse forme de disfuncție cochleară.
Rezultatele preliminare ale lui Charaziak au fost prezentate la reuniunea Asociației pentru Cercetare în Oto-Rinologie (ARO). Cercetarea lor sugerează că aceste măsurători ar putea oferi, în cele din urmă, informații utile clinic care nu sunt disponibile prin teste auditive standard.
În următorul deceniu, Charaziak își propune să stabilească un program de cercetare de frunte, axat pe înțelegerea cochleei și pe traducerea acestui domeniu de cunoaștere în instrumente diagnostice îmbunătățite pentru tulburările de auz.
Grantul R01 oferă o oportunitate de a explora întrebări fundamentale despre modul în care urechea internă procesează sunetele complexe, construind totodată baza pentru viitoare lucrări de traducere.
„Sper că, până la finalul acestui proiect, vom avansa semnificativ în înțelegerea procesării sonore dinamice în cochlee și vom identifica noi măsuri noninvazive care pot fi utilizate pentru a evalua funcția cochleară”, a afirmat ea. „Dincolo de știință, sunt încântată să formez următoarea generație de oameni de știință și ingineri care vor continua să împingă domeniul înainte. Este un moment interesant să fii în acest domeniu, iar eu sunt recunoscătoare pentru oportunitatea de a contribui la acest progres.”
