95. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie

Prof.

PD Dr.

NUR Wissenschaftliches Programm/ ONLY Scientific Program

Dr. med. univ.

Assoc.-Prof. Priv.-Doz. Dr.

Intracochlear distribution and accumulation of locally applied Dexamethasone formulations in a large animal model

Unterschiedliche lokale Applikationsformen und intracochleäre Verteilungskinetik von Dexamethason in einem Großtiermodell mit menschenähnlichen Innenohrdimensionen

Introduction: Currently, glucocorticoids are commonly used as treatment for a multitude of inner ear disorders. Large animal models with human-like inner ear dimensions can provide valuable insights into intracochlear pharmacokinetics, deepening our understanding of how drugs propagate within the cochlea. In a translational research approach, we topically applied dexamethasone (DEX) to the middle and inner ears of piglets and analyzed its distribution in the porcine cochlea. Material and Methods: Intratympanic (IT) injections of up to 250µl of DEX-P in its liquid form [4mg/ml] or bound to a thermoreversible hydrogel [6% DEX] were carried out in piglets. For direct intracochlear drug delivery, a novel inner ear catheter [40µl DEX-P] was utilized. Subsequently, apical scala tympani perilymph sampling at different time points after application determined the intracochlear DEX-distribution using high-performance liquid chromatography. Results: Overall DEX-concentrations after 2 hours were significantly elevated using the inner ear catheter for drug delivery as opposed to intratympanic injections using the hydrogel (p≤0.0001). The lowest concentrations after 2 hours were measured after administration of fluid DEX-P via an intratympanic injection (p≤0.000.1). After 24 hours, the hydrogel-IT group displayed reduced DEX concentrations in comparison to the sampling conducted after 2 hours (p≤0.0001). Conclusion: Our work presents the first data on glucocorticoid distribution in the inner ear of a large animal model. The similarity of the porcine cochlea to the human inner ear with respect to spatial dimension supports the clinical translation of our findings and can lay the foundation on how the treatment of inner ear disorders can be optimized in the future.Einleitung: Glukokortikoide gelten als Goldstandard bei der Therapie verschiedener Innenohrerkrankungen. Großtiermodelle mit menschenähnlichen Innenohrdimensionen können dabei einen wichtigen Beitrag leisten, die Verteilungskinetik zuvor applizierter Wirkstoffe zu untersuchen. In einem translationalen Ansatz wurde Dexamethason (DEX) lokal verabreicht und dessen intracochleäres Verteilungsmuster zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach Applikation analysiert. Material und Methoden: Bis zu 250µl flüssiges Dexamethason-Phosphat (DEX-P) bzw. in einem thermoreversiblen Hydrogel gebundenes DEX wurde Ferkeln intratympanal appliziert. Die intracochleäre Applikation von 40 µl DEX-P wurde über einen neuartigen Innenohrkatheter durchgeführt. Im Anschluss erfolgte die Analyse der DEX-Konzentrationen zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch apikales Perilymph-Sampling. Ergebnisse: Im Vergleich zur intratympanalen Applikation mittels Hydrogel waren die DEX-Konzentration nach Einsatz des Innenohrkatheters signifikant erhöht (p≤0.0001). Die niedrigsten intracochleären Konzentrationen wurden 2 Stunden nach intratympanaler Applikation von flüssigem DEX-P festgestellt (p≤0.000.1). 24 Stunden nach Applikation zeigte die Hydrogel-Gruppe verminderte DEX- Konzentrationen im Vergleich zu den nach 2 Stunden gemessenen Werten (p≤0.0001). Schlussfolgerung: Die vorliegende Arbeit liefert erstmals Erkenntnisse über Absorption und Distribution von lokal appliziertem Dexamethason in einem Großtiermodell. Die Ähnlichkeit der Schweine-Cochlea zu jener des Menschen hinsichtlich Größe und Volumen erleichert die klinische Umsetzung unserer Ergebisse und kann die Grundlage dafür legen, die Behandlung von Innenohrerkrankungen in Zukunft zu optimieren.Die vorliegende Studie wurde in Zusammenarbeit mit der Firma MED-EL durchgeführt.

Unterschiedliche lokale Applikationsformen und intracochleäre Verteilungskinetik von Dexamethason in einem Großtiermodell mit menschenähnlichen Innenohrdimensionen

Bildgebende Verfahren

Ohr / Laterale Schädelbasis

Visual Abstract

Prof. Dr.

Automated detection of morphology changes in ABR waves in normal hearing using an intelligent algorithm

Automatisierte Erkennung von Morphologieänderungen in ABR Wellen bei Normakusis mittels intelligentem Algorithmus

Introduction: In daily practice, measurements of auditory brainstem responses (ABR) are used to objectively assess the hearing ability. The basic neural activity of the patient&quot;s brain interferes with the evoked potentials resulting in a low signal-to-noise ratio. Up to 2000 stimuli are applied and the corresponding results are averaged to enable a visual annotation of the potentials. The potentials are divided into characteristic waves. At present it is not possible to automatically distinguish normal outcomes from anomalous results, as there are no clear boundaries to pathological conditions. Material and methods: Transgenic mice with a modified ionic current in the inner hair cells (IHC) and significantly reduced amplitudes in wave I in the Click-BERA were visually evaluated and described in the publication Eckrich, Hecker et al. 2019 and compared with the corresponding wild type. The two mouse lines were not significantly different in the hearing threshold. According to signal theory, the power of a signal correlates with the square of its amplitude. If Gaussian distributed values are squared and summed up, this sum has a Χ2 distribution. In our new approach to analyse ABR-results, we fit a Χ2 distribution to the power of single waves I. Results: The parameter analyzed in our study is the power in a single sweep of wave I in the click ABR. The frequency density distribution of wave I power displays significant differences between the two mouse lines (wild type 20.6 +/- 9.4 vs. mutant 6.7 +/- 2.5) Discussion: The new algorithm presented here demonstrates impressively how decreasing ionic current ratios in the IHC notably impacts the analysis parameter, which creates ample opportunities for further discussions.Einleitung: In der täglichen Routine werden zur Feststellung des objektiven Hörvermögens BERA-Messungen durchgeführt. Über EEG Elektroden werden dabei akustisch ausgelöste Potentiale gemessen. Aufgrund hoher neuraler Grundaktivitäten werden bis zu 2.000 Reize appliziert, um im gemittelten Signal die Morphologie des Wellenmusters visuell zu annotieren. Eine Abgrenzung von auffälligen Wellenerhebungen ist aktuell automatisiert nicht möglich und es fehlen Grenzen für pathologische Zustände. Material und Methoden: Transgene Mäuse mit einem modifizierten Ionenstrom in den inneren Haarzellen (IHC) und signifikant reduzierten Amplituden in der Welle I in der Click-BERA wurden in der Publikation Eckrich, Hecker et al. 2019 visuell ausgewertet und beschrieben sowie mit dem dazugehörigen Wildtyp verglichen. Im Schwellenbefund waren beide Mauslinien nicht signifikant unterschiedlich. Im angewandten Analyseansatz wurde die Leistung im Zeitfenster der Welle I als klassische Χ2Verteilung betrachtet.Aus der Signaltheorie weiß man, dass die Höhe der Signalleistung quadratisch mit der Amplitudenhöhe korreliert ist. Auch die Χ2Verteilung aus der Wahrscheinlichkeitstheorie nutzt zur Beschreibung quadratisch summierte Items,wobei ihr Erwartungswert dem Freiheitsgrad entspricht. Ergebnisse: Als Analyseparameter wurde die Leistung im single sweep der Welle I in der Click ABR definiert. Der Erwartungswert der Häufigkeitsdichteverteilung der Welle I Leistung unterscheidet sich dabei signifikant zwischen den beiden Mauslinien (Wildtyp 20,6+/-9,4 gegenüber der Mutante 6,7+/-2,5). Diskussion: Der neue Algorithmus zeigt eindrucksvoll, wie veränderte Ionenströme in den IHC Einfluss auf den Analyseparameter haben und er eröffnet neue Perspektiven im Grenzbereich menschlichen Hörens.Alle Autoren bestätigen, dass kein Interessenkonflikt existiert!

Audiologie / Pädaudiologie

Otologie / Neurootologie / Audiologie

Biocompatibility of barium chloride-cross-linked alginate with inner ear tissue

Biokompatibilität von Bariumchlorid-verlinktem Alginat mit dem Innenohrgewebe

Introduction A lubricant coating of the cochlear implant (CI) electrode might be a useful tool to improve implantation procedure. The implantation can cause trauma of the inner ear tissue leading to e.g. loss of spiral ganglion neurons (SGN) or residual hearing. A coating with hydrogel could cover the electrode with a hydrophilic, smooth, and flexible layer that softens implantation and reduces trauma. Ultra-high viscosity (UHV) alginate and its barium chloride (BaCl2)-crosslinking are generally described as long-term stable and biocompatible. In previous studies, we showed the overall feasibility of an alginate-coating of the CI but detailed studies for toxicity of BaCl2 on inner ear tissue are lacking. Therefore, safety of BaCl2 and BaCl2-cross-linked alginate (Ba-Alg) was tested in vitro. Material/Methods UHV-alginate (Alginatec®) is gelled in a 20mM BaCl2 bath for CI-coating. Hence, dilution series ranging from 20mM to 2µM BaCl2 in medium and co-culture of 10µl beads of Ba-Alg were tested on dissociated SGN (neurotoxicity) and cochlear whole mounts (ototoxicity) of rats for 48h (BaCl2) and 7 days (Ba-Alg). Subsequently, surviving neurons and inner and outer hair cells were counted and compared to a control without BaCl2 or Ba-Alg. Results 20mM and 2mM BaCl2 were neurotoxic and 20mM BaCl2 ototoxic, while Ba-Alg beads in co-culture had no effect on the inner ear tissue. Discussion Ba-Alg-CI-coating can reduce insertion forces and by this the inner ear trauma to protect residual hearing in patients. The results indicate that a limit of 200µM BaCl2 has to be considered for safe use. However, co-culture with Ba-Alg beads had no toxic effect and, in purely mathematical terms, the amount of BaCl2 in a CI-coating is far below the detected toxic concentration.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Biokompatibilität von Bariumchlorid-verlinktem Alginat mit dem Innenohrgewebe

Cochleaimplantat

Auditory synaptopathy due to defects of vesicle turnover at the hair cell synapse: causes and consequences

Auditorische Synaptopathie durch Störungen des Vesikelumsatzes an der Haarzell-Synapse: Ursachen und Folgen

The ribbon synapse of the inner hair cell is characterized by a very high temporal precision of vesicle release and by an extremely high sustained vesicle turnover. Using animal models, we show that different molecular mechanisms can disrupt vesicle turnover and thus lead to enhanced adaptation and delayed recovery from adaptation. The hair cell-specific protein otoferlin is required for vesicle release and replenishment of the synaptic vesicle pool. Mice with different mutations in the Otof gene show varying degrees of disruption in adaptation and recovery of action potential rates in the auditory nerve. Already in some cell types of the cochlear nucleus, the impairments can be partially compensated. However, at the level of the inferior colliculus, there remains a significant limitation in the encoding of rapid fluctuations in sound level, which is consistent with the deficits in speech understanding in patients with OTOF mutations (DFNB9). Genetic defects in the genes for the calcium binding proteins CaBP1 and CaBP2 result in a very similar phenotype, which in this case can be explained by increased inactivation of synaptic calcium channels. We postulate that pathological adaptation is also to be expected in human hearing loss DFNB93 (CaBP2) and that such a phenotype represents a common mechanism of different forms of auditory synaptopathy.Die Bandsynapse der inneren Haarzelle zeichnet sich durch eine sehr hohe zeitliche Präzision der Vesikelausschüttung sowie durch einen sehr hohen anhaltenden Vesikelumsatz aus. Wir zeigen anhand von Tiermodellen, dass verschiedene molekulare Mechanismen zu einer Störung des Vesikelumsatzes und damit zu einer pathologischen Adaptation führen können. Das haarzellspezifische Protein Otoferlin ist für die Vesikelfreisetzung und das Wiederauffüllen des synaptischen Vesikelpools notwendig. Bei Mäusen mit verschiedenen Mutationen im Otof-Gen kommt es zu unterschiedlich stark ausgeprägten Störungen der Adaptation und der Erholung der Aktionspotentialraten im Hörnerv. Schon in einigen Zelltypen des Nucleus cochlearis können die Einschränkungen teilweise kompensiert werden. Es verbleibt aber auf Ebene des Colliculus inferior eine erhebliche Einschränkung der Kodierung von raschen Fluktuationen des Schallpegels, welche konsistent ist mit den Defiziten im Sprachverstehen bei Patienten mit OTOF-Mutationen (DFNB9). Bei Defekten in den Genen für die kalziumbindenden Proteine CaBP1 und CaBP2 kommt es im Tiermodell zu einem sehr ähnlichen Phänotyp, der in diesem Fall durch eine vermehrte Inaktivierung von synaptischen Kalziumkanälen zu erklären ist. Wir postulieren, dass auch bei der menschlichen Schwerhörigkeit DFNB93 (CaBP2) eine pathologische Adaptation zu erwarten ist und dass ein solcher Phänotyp einen gemeinsamen Mechanismus von verschiedenen Formen der auditorischen Synaptopathie darstellt.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Auditorische Synaptopathie durch Störungen des Vesikelumsatzes an der Haarzell-Synapse: Ursachen und Folgen

Innenohr

Prof

Development and characterization of a mouse model for a noise-induced auditory Synaptopathy

Entwicklung und Charakterisierung eines Mausmodells für eine lärminduzierte auditorische Synaptopathie

Temporary noise-induced hearing loss was long thought to be associated with only temporary damage to the inner ear with no residual loss of function. However, the studies of the last two decades revealed a permanent noise-induced loss of up to 50% of the ribbon synapses of inner hair cells (IHC), followed by the loss of spiral ganglion neurons (SGN) within a time window of several months to over a year (Kujawa and Liberman 2009). Such synaptic damage occurred even in the presence of complete recovery of hearing thresholds. Synapse loss and the associated delayed SGN loss was suggested to be due to excessive glutamate release in response to noise, which causes excitotoxic damage to IHC synapses (Ruel et al. 2007; Kujawa and Liberman 2009, Hu et al. 2020). In our study, a new mouse model of noise-induced synaptopathy was developed using three- to four-week-old mice exposed to noise under isoflurane gas anesthesia. The animals were exposed to two different moderate noise intensities (92 dB and 96 dB for two hours). We used both system physiological measurements by ABR and DPOAE, cell physiological measurements by patch clamp and immunohistochemistry to characterize the effects of noise exposure. We demonstrate a 20-25% reduction in the number of ribbon synapses in the high-frequency regions (≥24 kHz) of the noise-exposed ears at the noise intensities studied (92 dB SPL and 96 dB SPL). Two weeks after noise exposure, patch-clamp recordings from basal IHCs however showed no significant changes in ribbon synapse functionality, despite a moderate but significant decrease in synapse density at high-frequency tonotopic positions. In the future, this model will be used to investigate promising substances for synapse regeneration and the mechanisms of noise-induced synaptopathy.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Entwicklung und Charakterisierung eines Mausmodells für eine lärminduzierte auditorische Synaptopathie

Dr. rer. nat.

Do BDNF and the phosphodiesterase inhibitor rolipram have a protective effect on the organ of Corti cell line HEI-OC1 under oxidative stress?

Wirken BDNF und der Phosphodiesterasehemmer Rolipram protektiv auf die Corti-Organ-Zellinie HEI-OC1 unter oxidativem Stress?

Introduction: Corrosion processes at platinum electrode contacts of cochlear implants are largely unexplained. In addition to primary cultures of spiral ganglion neurons, immortalized cell lines of the organ of Corti are also available for in vitro screening of potential inhibitors. The aim of this study is to characterize the effects of BDNF and the phosphdiesterase inhibitor rolipram on HEI-OC1 cells exposed to oxidative stress by disodium hexachloroplatinate (Na2PtCl6) administration. Methods: HEI-OC1 cells were cultured together with 14 ng/µl Na2PtCl6 and variable concentrations of BDNF (20-60 ng/ml) or rolipram (0.05-3 nM) at 33°C and 10% CO2 for 48 h. The effects of BDNF and rolipram on the metabolic activity of HEI-OC1 cells with and without induction of oxidative stress were determined using resazurin. Morphology and viability of the cells were visualized by lfuorescence microscopy with calcein acetoxymethyl and ethidium homodimer III. In addition, a relative quantification of the release of lactate dehydrogenase was performed. Results: The results of metabolic activity and fluorescence microscopy of cell morphology showed no protective effects of HEI-OC1 cells by BDNF and rolipram alone or in combination with Na2PtCl6 administration. Interestingly, no significant increase in LDH levels in the cell culture supernatant relative to the reference was found in any assay. Conclusions: Metabolic activity of HEI-OC1 cells was not increased in the presence of BDNF and rolipram at any concentration and thus showed no protective effects on Na2PtCl6-injured cells. On the other hand, a low LDH level indicated still intact cell membranes.Einleitung: Korrosionsprozesse an Platinelektrodenkontakten von Cochlea-Implantaten sind weitgehend nicht geklärt. Für in vitro Screenings potentieller Inhibitoren stehen neben Primärkulturen der Spiralganglionenneuronen ebenfalls immortalisierte Zelllinien des Corti-Organs zur Verfügung. Ziel dieser Studie ist die Charakterisierung der Effekte von BDNF und dem Phosphdiesterasehemmer Rolipram auf die HEI-OC1-Zellen, die durch Dinatrium-Hexachloroplatinat (Na2PtCl6)-Gabe oxidativem Stress ausgesetzt wurden. Methoden: HEI-OC1-Zellen wurden zusammen mit 14 ng/µl Na2PtCl6 und variablen BDNF- (20-60 ng/ml) bzw. Rolipram-Konzentrationen (0,05-3 nM) bei 33°C und 10 % CO2 für 48 h kultiviert. Die Wirkungen von BDNF und Rolipram auf die metabolische Aktivität der HEI-OC1-Zellen mit und ohne Induktion des oxidativen Streß wurden mittels Resazurin bestimmt. Morphologie und Vitalität der Zellen wurden lfuoreszenzmikroskopisch mit Calcein Acetoxymethyl und Ethidium Homodimer III dargestellt. Zudem erfolgte eine relative Quantifizierung der Freisetzung von Lactat-Dehydrogenase. Ergebnisse: Die Ergebnisse der metabolischen Aktivität und der fluoreszenzmikroskopi-schen Untersuchungen der Zellmorphologie zeigten keine protektiven Effekte der HEI-OC1-Zellen durch BDNF und Rolipram allein sowie in Kombination bei Na2PtCl6-Gabe. Interessanterweise wurde in keinem Assay eine signifikante Erhöhung des LDH-Spiegels im Zellkulturüberstand in Relation zur Referenz gefunden. Schlussfolgerungen: Die metabolische Aktivität der HEI-OC1-Zellen wurde in Anwesenheit von BDNF und Rolipram bei keiner Konzentration gesteigert und zeigten somit keine protektiven Effekte auf die mit Na2PtCl6 geschädigten Zellen. Andererseits wies ein niedriger LDH-Level auf noch intakte Zellmembranen hin.Es besteht kein Interessenkonflikt.

Wirken BDNF und der Phosphodiesterasehemmer Rolipram protektiv auf die Corti-Organ-Zellinie HEI-OC1 unter oxidativem Stress?

Cell membrane manipulations affect mechano-electrical transduction currents in rat auditory hair cells

Manipulationen der Zellmembran verändert die mechano-elektrischen Ströme in den auditorischen Haarzellen von Ratten

Background: In mammals, a specialized auditory end organ, the Organ of Corti, is responsible for hearing. It comprises supporting cells and secondary sensory cells (inner IHC; and outer hair cells OHC). IHCs and OHCs employ mechano-electrical transduction (MET) to translate sound in electrical signals. Their sensory organelle, the hair bundle, is comprised of three rows of stereocilia, that are arranged in a staircase pattern. Deflections towards the tallest row activate MET channels. While non-auditory MET channels (such as TRAK1) can be activated or modulated by changes to their lipid environment, these interactions for mammalian auditory MET channel remain uninvestigated. Additionally, some lipid metabolism diseases lead to hearing loss/impairment, as does treatment with aminoglycosides. Methods: We used g-cyclodextrin to extract lipids and methyl-b-cyclodextrin to extract cholesterol form the membrane, while simultaneously recording the MET current of IHC and OHC during stimulation with a piezo driven stiff probe. Results: Non-selective lipid extraction reversibly reduced the peak MET current, current adaptation, and decreased the number of channels open at rest. The recovery after g-cyclodextrin treatment took longer than the onset of the effects, suggesting that a specific lipid organization is required for MET channel function. Extraction of cholesterol, using Mb-cyclodextrin, irreversibly reduces the peak MET current and reversibly increases the channel resting open probability, suggesting that cholesterol restricts MET channel opening. Conclusion: Together this data suggests that the cell membrane is part of the force relay machinery to the MET channel and could possibly restrict gating associated conformational changes of the MET channel.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Manipulationen der Zellmembran verändert die mechano-elektrischen Ströme in den auditorischen Haarzellen von Ratten

cand. med. dent.

Anatomical volume change of the Cochlear Nucleus depending on the hearing experience of the rat

Anatomische Volumenänderung des Nucleus Cochlearis in Abhängigkeit von der Hörerfahrung der Ratte

Introduction: Deafness leads to different degrees of changes along the auditory pathway depending on the time and duration of deafness. Here we investigate the effect of neonatal deafness (ND; unilateral and bilateral) compared to bilateral adult deafness (AD) on the volume of the cochlear nucleus (CN). Methods: Unilateral ND in rats (n=5) was induced on postnatal (P) day 10 by intracochlear injection of neomycin. Bilateral ND (n=5) was induced by intraperitoneal injection of kanamycin (P10-20). Bilateral young and old AD (n=5 each) was induced by the combined injection of ethacrynic acid and kanamycin in 3- and 12-months old rats. Deafness was verified by ABR measurements with hearing thresholds &gt;90 dB. Perfusion of the animals was performed at 4 and 13 months of age. This was followed by the preparation of brain sections, their light microscopic examination with the taking of photographs and the evaluation of the CN sections. Finally, length, width, area, and volume of the CN were determined. Results: The CNs of ND rats was significantly reduced in volume. Compared to normal hearing rats, bilateral deafness resulted in a 31.41% smaller CN volume, unilateral deafness resulted in a 36.93% smaller CN volume on the deaf compared to the hearing side. In both cases, the ventral part was most affected by the volume reduction. In young and old AD rats, the CN volume was reduced by 10.43% and 1.37%, respectively, and did not reach significance. Conclusion: Our histological data show that both unilateral and bilateral ND leads to severe anatomical changes in the CNS compared to AD. This confirms the importance of diagnosing deafness in patients as early as possible to prevent reduced or impaired development of the central auditory system using hearing prostheses.Einleitung: Ertaubung führt in Abhängigkeit von Zeitpunkt und Dauer zu unterschiedlich starken Veränderungen entlang der Hörbahn. Hier untersuchen wir die Auswirkungen von neonataler Ertaubung (ND; ein- und beidseitig) im Vergleich zu beidseitiger Ertaubung im Erwachsenenalter (AD) auf das Volumen des Nucleus cochlearis (CN). Methoden: Einseitige ND wurde bei Ratten (n=5) am 10. postnatalen Tag (P) durch intracochleäre Injektion von Neomycin induziert. Beidseitige ND (n=5) wurde durch intraperitoneale Injektion von Kanamycin (P10-20) ausgelöst. Beidseitige junge und alte AD (jeweils n=5) wurde durch die Injektion von Ethacrynsäure und Kanamycin bei 3- und 12 Monate alten Ratten induziert. Hörschwellen von &gt;90 dB verifizierten die Ertaubung. Die Tiere wurden mit 4 und 13 Monaten perfundiert. Folglich wurden Hirnschnitte präpariert, der CN lichtmikroskopisch untersucht, fotografiert und ausgewertet. Es wurden Länge, Breite, Fläche und Volumen des CNs bestimmt. Ergebnisse: Der CN der ND-Ratten zeigte ein signifikant kleineres Volumen. Im Vergleich zu normal hörenden Ratten führte beidseitige Ertaubung zu einem um 31,41 % kleineren-, die einseitige Ertaubung zu einem um 36,93 % kleineren CN-Volumen auf der tauben Seite. Der ventrale Teil des CNs war am stärksten von der Volumenreduktion betroffen. Bei jungen und alten AD-Ratten war das CN-Volumen um 10,43 % bzw. 1,37 % reduziert und erzielte keine Signifikanz. Schlussfolgerungen: Unsere Daten zeigen, dass sowohl ein- als auch beidseitige ND im Vergleich zu AD zu starken anatomischen Veränderungen im ZNS führt. Dies bestätigt, wie wichtig es ist, Taubheit bei Patienten frühestmöglich zu diagnostizieren, um eine reduzierte oder beeinträchtigte Entwicklung des zentralen Hörsystems mithilfe von Hörprothesen zu verhindern.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht

Anatomische Volumenänderung des Nucleus Cochlearis in Abhängigkeit von der Hörerfahrung der Ratte

Increase in the density of the primary auditory Cortical Extracellular Matrix after noise Trauma is only detectable in animals with Tinnitus

Anstieg der Dichte der primärauditorischen kortikalen Extrazellulärmatrix ist nach Lärmtrauma nur bei Tieren mit Tinnitus nachzuweisen

Here we investigate tinnitus-related adaptations in the auditory cortex (AC) 13 days after its induction by quantifying the density of the extracellular matrix (ECM) in the primary fields of the AC of Mongolian gerbils. ECM density has been shown to be important for neuroplastic processes in the cortex and can be considered a marker for the stability of synapses in a given area. We used mild monaural acoustic noise trauma (2 kHz, 115 dB SPL, 75 min) in 9 animals, or monaural control noise exposure (2 kHz, 65 dB SPL, 75 min in 3 animals). A possible tinnitus perception was investigated with the GPIAS paradigm (Gap Prepulse Inhibition of Acoustic Startle); 4 trauma animals showed tinnitus-related changes in the GPIAS paradigm (T group), the remaining 5 animals (NT group) as well as the 3 control animals did not show this. ECM density was quantified using immunofluorescence luminance of Wisteria floribunda lectin-fluorescein-5-isothiocyanate (WFA-FITC) on multiple histological sections of the primary AC relative to reference areas. We found that the WFA-FITC luminance of ACs from NT animals was not significantly different from that of control animals. On the other hand, we found a significant increase in ECM density in the ACs of T animals (p=0.001) compared to those of NT or control animals. This effect was found exclusively on the AC side contralateral to the THier untersuchen wir tinnitusbedingte Anpassungen im auditorischen Kortex (AK) 13 Tage nach seiner Induktion, indem wir die Dichte der Extrazellulärmatrix (EZM) in den Primärfeldern des AK von mongolischen Wüstenrennmäusen quantifizieren. Es hat sich gezeigt, dass die EZM-Dichte für neuroplastische Prozesse im Kortex von Bedeutung ist und als Marker für die Stabilität von Synapsen in einem bestimmten Gebiet angesehen werden kann. Wir verwendeten ein mildes monaurales akustisches Lärmtrauma (2 kHz, 115 dB SPL, 75 min) bei 9 Tieren, oder eine monaurale Kontrollschallexposition (2 kHz, 65 dB SPL, 75 min bei 3 Tieren). Eine mögliche Tinnitus-Wahrnehmung wurde mit dem GPIAS-Paradigma (Gap Prepulse Inhibition of Acoustic Startle) untersucht; 4 Trauma- Tiere zeigten Tinnitus bezogene Veränderungen im GPIAS-Paradigma (T-Gruppe), die übrigen 5 Tiere (NT-Gruppe) sowie die 3 Kontrolltiere zeigten dies nicht. Die EZM-Dichte wurde mit Hilfe der Immunfluoreszenz-Luminanz von Wisteria Floribunda Lectin-Fluorescein-5-Isothiocyanat (WFA-FITC) auf multiplen histologischen Schnitten des primären AK relativ zu Referenzflächen quantifiziert. Wir stellten fest, dass sich die WFA-FITC-Luminanz der AKs von NT-Tieren nicht signifikant von derjenigen der Kontrolltiere unterschied. Andererseits fanden wir eine signifikante Erhöhung der EZM-Dichte in den AKs der T-Tiere (p=0,001) im Vergleich zu denen der NT- oder Kontrolltiere. Dieser Effekt fand sich ausschließlich auf der AK-Seite kontralateral zum Trauma-Ohr (p=0,002), während auf der ipsilateralen Seite keine signifikanten Unterschiede festgestellt wurden (p=0,24). Diese Ergebnisse deuten auf einen Prozess der Stabilisierung synaptischer Verbindungen im primären AK hin, der an der chronischen Manifestation des Tinnitus beteiligt sein könnte.Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Anstieg der Dichte der primärauditorischen kortikalen Extrazellulärmatrix ist nach Lärmtrauma nur bei Tieren mit Tinnitus nachzuweisen

Tinnitus

Does hearing experience with Jittered input affect the spatial hearing of Cochlear Implanted rats?

Beeinflusst gejitterte Hörerfahrung das räumliche Hören von Ratten mit Cochlea-Implantaten?

Prelingually deafened patients with bilateral cochlear implants (biCI) often show impaired sensitivity to interaural time differences (ITDs). Recent research of our groups has shown that neonatally deafened (ND) rats, supplied with biCI in young adulthood, can effectively learn to use ITDs for sound localization if the implants are precisely synchronized resulting in the presentation of informative pulse timing (pt) ITDs. Here we investigate whether the inexperienced auditory system can develop good ITD sensitivity when the ptITDs are jittered from onset of electric stimulation. ND biCI rats were trained to lateralize pulse trains with jittered ptITDs and interaural level differences (ILDs). ITDs were drawn independently from a set of ±{0, 20, 40, 60, 80, 100, 120} μs. ILDs were drawn independently from a set of ±{0, 1, 2, 3, 4, 5} dB. Jitter values changed per pulse and were randomly drawn from a distribution ranging from -60 μs to +60 μs in 20 μs steps. After 5 weeks of training, rats were tested on ITD and ILD sensitivity with and without jitter on each pulse. Under jittered stimulation conditions, all biCI rats showed very good ITD and ILD sensitivities. After removal of the jitter, rats still showed good ITD and ILD perception albeit with a trend toward reduced sensitivity, indicated by a reduced slope of the psychometric functions at 0 μs ITD and 0 dB ILD. The results show that ITD and ILD sensitivities of the early-deafened auditory system are not impaired when exposed to jittered pt information during initial training. ITD sensitivity appeared to be comparable under jittered versus unjittered stimulation conditions suggesting that the development of good ITD sensitivity in biCI users does not necessarily require the presentation of microsecond precise ptITDs.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Beeinflusst gejitterte Hörerfahrung das räumliche Hören von Ratten mit Cochlea-Implantaten?

Hearing experience affects temporal weighting of binaural stimuli in Cochlear-Implanted rats: Impact of Jittered input

Hörerfahrung Beeinflusst die Zeitliche Gewichtung Binauraler Stimuli bei Cochlea-Implantierten Ratten: Auswirkung von Gejittertem Input

Bilateral cochlear implant (CI) patients face challenges in utilizing interaural time differences (ITDs). Our research on neonatally deafened (ND) CI rats revealed excellent ITD sensitivity even without early sensory input when CIs are synchronized. However, these rats exhibit abnormal temporal weighting functions (TWFs), showing reduced "onset dominance" to normal hearing (NH) subjects. This study explores the impact of hearing experience with jittered binaural input on the temporal weighting of pulses in ITD perception of ND CI rats. Neonatal rat pups were deafened and bilaterally implanted with CIs as young adults. Subsequently, rats learned to lateralize ITDs (±{0, 40, 60, 80, 100, 120} μs) and interaural level differences (±{0, 1, 2, 3, 4, 5} dB) with each pulse receiving a random jitter between ±60 µs. Stimuli were presented at 250 pulses/sec. After 5 weeks of training, rats performed a temporal weighting test, with each pulse having a randomly selected ITD between ±120 µs. TWFs were calculated using multiple linear regression to determine the perceptual weight of each pulse. In contrast to the onset weighting of ITDs observed in NH rats and ND rats with synchronized CIs, CI rats with jittered input during training showed no perceptual up-weighting of the first pulse, indicating no measurable precedence effect. Instead, TWF analysis revealed significant contributions from all pulses to the animals" lateralization decisions. Behavioral results show that jittered input during initial training affects the temporal weighting of ITDs differently than described for NH listeners and rats with synchronized CIs. Our CI rats exhibited significant weighting of all pulses, suggesting that the auditory system averages ITDs across all pulses for lateralization decision.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Hörerfahrung Beeinflusst die Zeitliche Gewichtung Binauraler Stimuli bei Cochlea-Implantierten Ratten: Auswirkung von Gejittertem Input

Raum A&B

Graphical Glimpse 29

Experimentelle Otologie

Visual Abstract-Session

Graphical Glimpse 29
Experimentelle Otologie

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Vorsitzende

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Programm

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Experimentelle Otologie