ブラスト誘発性難聴は海馬の神経新生を抑制し、長期的な空間記憶を混乱させる

Blast-induced hearing loss suppresses hippocampal neurogenesis and disrupts long term spatial memory.

• Senthilvelan Manohar
• Henry J Adler
• Guang-Di Chen
• Richard Salvi

抄録

蝸牛毛細胞によって伝達された音響情報は、聴覚経路から中枢神経系の他の感覚中枢、運動中枢、情動中枢、認知中枢に連続的に中継されている。ヒトの疫学研究では、難聴が認知症や認知機能低下の危険因子であることが示唆されているが、これらの記憶・認知障害に寄与するメカニズムは十分に理解されていない。これらの問題を制御された実験環境で調べるために、私たちは成体ラットに一連の強烈な爆風波暴露を行い、蝸牛の神経出力を有意に低下させました。数週間後、海馬依存性記憶課題であるモリス水迷路試験を用いて、高潮ラットとコントロールラットの空間ナビゲーション課題の学習能力（記憶獲得）と、数週間前に学習したことを記憶する能力（空間記憶保持）を評価した。高架プラス迷路とオープンフィールドアリーナを用いて、不安に似た行動のテストを行った。その後、ブロモデオキシウリジン（BrdU）、ダブルコルチン（DCX）、ニューロン核（Neuronal Nuclei）免疫標識を用いて、海馬細胞の増殖および神経新生を評価した。ブラストウェーブラットとコントロールラットは、空間ナビゲーション課題を等しくよく学習し、不安のテストでは差を認めなかった。しかし、Blast Waveラットは空間記憶保持課題、すなわち2週間前にどこにいたかを記憶する課題では有意に成績が悪かった。空間記憶保持タスクの欠損は、海馬細胞増殖および神経新生の有意な減少と関連していた。我々の送風波の結果は、空間記憶保持障害（長期記憶）と海馬の細胞増殖と神経新生の減少とを関連付ける他の実験的操作と一致している。これらの結果は、爆風による人工内耳難聴と戦闘員によく見られる認知障害との関連性についての知見の広がりに加え、治療的介入につながる可能性のあるこれらの外来聴覚障害についての機序的な洞察を提供するものである。

Acoustic information transduced by cochlear hair cells is continuously relayed from the auditory pathway to other sensory, motor, emotional and cognitive centers in the central nervous system. Human epidemiological studies have suggested that hearing loss is a risk factor for dementia and cognitive decline, but the mechanisms contributing to these memory and cognitive impairments are poorly understood. To explore these issues in a controlled experimental setting, we exposed adult rats to a series of intense blast wave exposures that significantly reduced the neural output of the cochlea. Several weeks later, we used the Morris Water Maze test, a hippocampal-dependent memory task, to assess the ability of Blast Wave and Control rats to learn a spatial navigation task (memory acquisition) and to remember what they had learned (spatial memory retention) several weeks earlier. The elevated plus maze and open field arena were used to test for anxiety-like behaviors. Afterwards, hippocampal cell proliferation and neurogenesis were evaluated using bromodeoxyuridine (BrdU), doublecortin (DCX), and Neuronal Nuclei (NeuN) immunolabeling. The Blast Wave and Control rats learned the spatial navigation task equally well and showed no differences on tests of anxiety. However, the Blast Wave rats performed significantly worse on the spatial memory retention task, i.e., remembering where they had been two weeks earlier. Deficits on the spatial memory retention task were associated with significant decreases in hippocampal cell proliferation and neurogenesis. Our blast wave results are consistent with other experimental manipulations that link spatial memory retention deficits (long term memory) with decreased cell proliferation and neurogenesis in the hippocampus. These results add to the growing body of knowledge linking blast-induced cochlear hearing loss with the cognitive deficits often seen in combat personnel and provide mechanistic insights into these extra auditory disorders that could lead to therapeutic interventions.

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