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Nouvelles découvertes sur la fonction cochléaire et le GABA

Des recherches révèlent le rôle du GABA dans la signalisation cochléaire.

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La Cochlée est une partie clé de l'oreille interne qui nous aide à entendre. Elle contient des cellules spéciales qui convertissent les ondes sonores en signaux électriques que le cerveau interprète comme des sons. Il y a deux types principaux de cellules dans la cochlée : les cellules ciliées internes (CCI) et les cellules ciliées externes (CCE). Les CCI envoient des infos sonores au cerveau, tandis que les CCE aident à amplifier le son et à améliorer notre capacité à entendre les sons faibles.

Le Rôle des Synapses dans l'Audition

Les synapses sont des connexions entre les cellules qui leur permettent de communiquer. Dans la cochlée, il y a des synapses puissantes entre les CCI et les neurones ganglionnaires spiraux de type I (NGSI). Ce sont les principales voies pour que l'info sonore atteigne le cerveau. Les CCE contribuent aussi à l'audition, surtout en amplifiant les sons. Elles le font en bougeant en réponse aux vibrations sonores, facilitant ainsi la détection des sons à certaines fréquences.

Les CCE se connectent aussi aux NGSI de type II, mais cette connexion est plus faible et pas aussi importante pour la détection des sons. Les NGSI de type II pourraient jouer un rôle dans des situations comme les dommages auditifs, mais leur fonction exacte n'est pas encore bien comprise.

Innervation Efferente dans la Cochlée

La cochlée reçoit des signaux de différentes parties du cerveau, surtout du complexe olivaire supérieur (COS) situé dans le tronc cérébral. Deux types de neurones du COS se connectent à la cochlée : les neurones olivocochléaires médiaux (NOCM) et les neurones olivocochléaires latéraux (NOL). Les NOCM se connectent aux CCI et aux CCE, aidant à réguler le traitement du son.

Quand les NOCM libèrent le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) au niveau des CCE, cela modifie leur activité. C'est important pour contrôler comment la cochlée réagit à différents niveaux sonores. L'activité des NOCM influence à quel point les CCE peuvent amplifier le son, maintenant la cochlée dans un état qui peut détecter les sons importants tout en protégeant contre les bruits forts.

GABA et son Rôle dans le Signalement Cochléaire

Des études récentes montrent que le neurotransmetteur acide gamma-aminobutyrique (GABA) joue aussi un rôle dans la fonction cochléaire. Le GABA est généralement connu pour ses effets apaisants dans le cerveau et le système nerveux. Dans la cochlée, il est produit par les NOCM et peut influencer comment les signaux sonores sont traités.

Le GABA peut se lier aux récepteurs sur les cellules cochléaires, influençant leur activité. Il est important de comprendre comment le GABA fonctionne dans la cochlée et quel rôle il joue dans le traitement du son et la santé de l'oreille interne.

Investigation du GABA dans la Cochlée

Pour mieux comprendre le rôle du GABA, les chercheurs ont mené des expériences pour voir comment il se propage et agit dans la cochlée. Ils ont utilisé une combinaison de techniques pour mesurer la libération de GABA et ses effets sur les cellules environnantes. Ces études ont révélé que le GABA libéré par les neurones NOCM peut atteindre les NGSI de type II, une connexion qui n'avait pas été bien étudiée.

Méthodes Utilisées dans l'Étude

Les chercheurs ont utilisé l'électrophysiologie patch-clamp et des techniques d'imagerie pour détecter le GABA dans les tissus cochléaires. Ils ont aussi utilisé des souris spécialement modifiées génétiquement pour aider à identifier des cellules spécifiques et leurs activités.

Tout le processus impliquait une manipulation soignée des animaux, où les souris étaient anesthésiées et leur cochlée soigneusement disséquée pour l'étude. Différentes solutions étaient utilisées pour maintenir des conditions optimales pour les cellules cochléaires pendant les expériences.

Résultats : Libération et Réponses du GABA

Les résultats de l'étude ont montré que le GABA pouvait être libéré des axones des NOCM et que cette libération pouvait être détectée par les NGSI de type II. Lorsque les axones NOCM étaient stimulés électriquement, le GABA augmentait dans les NGSI de type II, indiquant que l'activité des NOCM mène bien à la libération de GABA.

De plus, il a été trouvé que les NGSI de type II ont des récepteurs pour le GABA, ce qui signifie qu'ils peuvent réagir au GABA. Cela suggère une voie de communication directe entre les neurones NOCM et les NGSI de type II, ce qui pourrait être important pour la manière dont la cochlée traite les infos sonores.

Implications pour la Fonction Cochléaire

Ces résultats suggèrent que le signalement GABAergique dans la cochlée est plus complexe que ce qu'on pensait auparavant. L'interaction entre les neurones NOCM et les NGSI de type II fournit une autre couche de régulation pour le traitement du son. Il est possible que ce signalement GABA aide à peaufiner la réponse de la cochlée à différents niveaux sonores et puisse protéger contre une trop grande stimulation.

Le Réseau Complexe de Communication Cochléaire

Cette nouvelle voie de signalement découverte indique que la cochlée ne fonctionne pas seulement grâce à des connexions simples CCI-NGSI, mais implique aussi un réseau de communication plus large. Chaque élément, que ce soit les CCI, les CCE, les NGSI ou les neurones efférents, joue un rôle crucial dans la manière dont le son est détecté et traité.

La capacité du GABA à moduler l'activité dans la cochlée à travers ces synapses illustre la complexité du traitement auditif. Cela met également en valeur l'importance des neurones NOCM, qui servent à la fois de relais pour les signaux sonores et de régulateurs des réponses cochléaires.

Directions Futures dans la Recherche Cochléaire

Comprendre la fonction du GABA dans la cochlée ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche future. Plus d'études sont nécessaires pour clarifier comment la signalisation des récepteurs GABA affecte l'audition et la santé cochléaire. Cela pourrait mener à de nouveaux aperçus sur la perte auditive et les conditions associées.

La recherche pourrait aussi explorer plus en profondeur le développement de ces connexions durant les premières étapes de l'audition, en se concentrant particulièrement sur comment le signalement du GABA change à mesure que la cochlée mature.

Conclusion

La cochlée est un organe sophistiqué qui dépend de multiples types de cellules et de mécanismes de signalement pour fonctionner efficacement. Les récentes investigations sur le rôle du GABA et les interactions entre les NOCM et les NGSI de type II ont révélé un réseau complexe de communication crucial pour l'audition. La recherche continue à explorer les subtilités de ce système et ses implications pour la santé auditive.

Source originale

Titre: GABAergic synapses between auditory efferent neurons and type II spiral ganglion afferent neurons in the mouse cochlea

Résumé: Cochlear outer hair cells (OHCs) are electromotile and are implicated in mechanisms of amplification of responses to sound that enhance sound sensitivity and frequency tuning. They send information to the brain through glutamatergic synapses onto a small subpopulation of neurons of the ascending auditory nerve, the type II spiral ganglion neurons (SGNs). The OHC synapses onto type II SGNs are sparse and weak, suggesting that type II SGNs respond primarily to loud and possibly damaging levels of sound. OHCs also receive innervation from the brain through the medial olivocochlear (MOC) efferent neurons. MOC neurons are cholinergic yet exert an inhibitory effect on auditory function as they are coupled to alpha9/alpha10 nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) on OHCs, which leads to calcium influx that gates SK potassium channels. The net hyperpolarization exerted by this efferent synapse reduces OHC activity-evoked electromotility and is implicated in cochlear gain control, protection against acoustic trauma, and attention. MOC neurons also label for markers of gamma-aminobutyric acid (GABA) and GABA synthesis. GABAB autoreceptor (GABABR) activation by GABA released from MOC terminals has been demonstrated to reduce ACh release, confirming important negative feedback roles for GABA. However, the full complement of GABAergic activity in the cochlea is not currently understood, including the mechanisms that regulate GABA release from MOC axon terminals, whether GABA diffuses from MOC axon terminals to other postsynaptic cells, and the location and function of GABAA receptors (GABAARs). Previous electron microscopy studies suggest that MOC neurons form contacts onto several other cell types in the cochlea, but whether these contacts form functional synapses, and what neurotransmitters are employed, are unknown. Here we use immunohistochemistry, optical neurotransmitter imaging and patch-clamp electrophysiology from hair cells, afferent dendrites, and efferent axons to demonstrate that in addition to presynaptic GABABR autoreceptor activation, MOC efferent axon terminals release GABA onto type II SGN afferent dendrites with postsynaptic activity mediated by GABAARs. This synapse may have multiple roles including developmental regulation of cochlear innervation, fine tuning of OHC activity, or providing feedback to the brain about MOC and OHC activity. Significance StatementCochlear OHCs receive efferent feedback from the brainstem to regulate auditory sensitivity and send afferent, feedforward information to the brain via type II SGNs. Histological evidence suggests an abundance of additional synaptic contacts in the OHC region, although neurotransmission at these synapses has not been determined. Here we demonstrate a synapse between efferent and afferent neurons that bypasses OHCs, and functions via GABAAR signaling. Although the function of this synapse is unknown, it is activity-dependent and persists in the mature cochlea, suggesting a role in auditory function.

Auteurs: Catherine J.C. Weisz, J. L. Bachman, S. R. Kitcher, L. G. Vattino, H. J. Beaulac, M. G. Chaves, I. Hernandez Rivera, E. Katz, C. Wedemeyer

Dernière mise à jour: 2024-03-31 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587185

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587185.full.pdf

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Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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