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Martes 3 / diciembre / 2013

Científicos cambian las dos teorías dominantes de como las personas localizan los sonidos

Filed under: ORL al día — Oreste González Torres — diciembre 3rd, 2013 — 21:54

La capacidad de localizar el origen del sonido es importante para navegar el mundo y para escuchar en ambientes ruidosos como los restaurantes, una acción que es particularmente difícil para las personas de edad o sordas. Tener dos oídos permite que los animales localicen la fuente de un sonido, por ejemplo, los búhos pueden agarrar a su presa en la más completa oscuridad dependiendo solo del sonido. Ha sido conocido por mucho tiempo que esta capacidad depende de las diferencias diminutas en los sonidos que llegan a cada oído, incluyendo las diferencias en el tiempo de llegada: en los seres humanos el sonido llega al oído más cercano a la fuente emisora, media milésima de segundo más temprano que al otro oído. Estas diferencias son denominadas “diferencias de tiempo de interaural”, sin embargo, la manera en que el cerebro procesa esta información, para comprender de donde proviene el sonido ha sido fuente de mucho debate.

Una publicación reciente de investigadores de los laboratorios de masa de Eaton-Peabody y de ojos y oídos del Harvard Medical School en colaboración con investigadores del Ecole Normale Superieure de Francia, cambia las dos teorías dominantes de cómo las personas localizan los sonidos, explican porqué la respuestas neuronales a los sonidos son tan variadas y muestran como puede ser localizado el sonido, incluso faltando la mitad del cerebro. La investigación es descrita en línea en la revista eLife.

“El progreso ha sido hecho en ambiente de laboratorio para comprender cómo trabaja la localización del sonido, pero en el mundo real las personas escuchan un rango amplio de sonidos con ruido de fondo y sus reflejos”, expreso Dan F. M. Goodman, autor principal asociado a los laboratorios de masa de Eaton-Peabody y ojos y oídos del Harvard Medical School. “Teorías basadas en ambientes más objetivos son importantes. Las teorías previas sobre este asunto han sido demasiado idealizadas, y si usted emplea datos más realistas, llega a una conclusión completamente diferente”.

“Dos teorías han venido a dominar nuestro conocimiento de cómo el cerebro localiza los sonidos: la teoría de codificación máxima (la cual expresa que solo las neuronas son necesitadas para una respuesta enérgica), y la teoría de codificación hemisférica (que expresa que solamente es necesario una respuesta promedio de las neuronas en los dos hemisferios cerebrales”. Goodman expresa, “lo que hemos mostrado en este estudio es que ninguna de estas teorías puede ser correcta, y que la evidencia en ellos presentada solo trabaja debido a que estos experimentos emplearon sonidos no naturales e idealizados. Si usted usa sonidos más realistas y naturales, entonces ambos explican muy mal los datos”.

Los investigadores muestran que para hacerlo bien con sonidos realistas, uno tiene que usar todo el patrón de las respuestas neurales, no justamente la respuesta más fuerte o el promedio de la respuesta. Mostraron otras dos cosas: primero, ha sido conocido por mucho tiempo que las respuestas de neuronas auditivas diferentes son muy diversas, pero esta diversidad no fue usada en la teoría de codificación hemisférica.

“Mostramos que la diversidad era esencial en la capacidad del cerebro para localizar los sonidos; si usted hace todas las respuestas similares entonces no hay suficiente información, algo que no fue apreciado antes debido a que si uno tiene sonidos no naturales o idealizados, usted no ve la diferencia” expreso Goodman.

Las teorías previas son inconsistentes con el hecho conocido de que las personas aún pueden localizar sonidos si pierden una mitad de su cerebro, pero solamente sonidos en el otro lado (Si uno pierde la mitad izquierda del cerebro, él individuo aún puede localizar sonidos que provienen del derecho), añadió. 3 de dic, 2013.

Massachusetts Eye and Ear Infirmary (2013, December 3).

Current sound-localization theories turned ‘on their ear’. ScienceDaily. Retrieved December 7, 2013, from http://www.sciencedaily.com­ /releases/2013/12/131203105938.htm

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Domingo 1 / diciembre / 2013

Nueva investigación pone al revés el conocimiento de cómo perciben los seres humanos el sonido

Filed under: ORL al día — Oreste González Torres — diciembre 1st, 2013 — 18:41

La pieza clave del modelo científico empleado en los pasados 30 años para ayudar a explicar como los seres humanos perciben el sonido, esta errado, de acuerdo a un nuevo estudio realizado por investigadores del Stanford University School of Medicine.

La teoría que por largo tiempo ayudó a explicar una parte del proceso de la audición, llamada “Adaptación”, o cómo los seres humanos pueden escuchar desde la caída de un alfiler a una explosión de reactor con alta precisión, sin dolor o daño para el oído, se ha derrumbado, lo que puede tener un  impacto importante en futuras investigaciones para el tratamiento de la pérdida auditiva, según expreso Anthony Ricci, PhD, Edward C y H Amy.

“Argumentaría que la adaptación es probablemente el paso más importante en el proceso de la audición, y este estudio muestra que no tenemos idea de cómo trabaja”, expreso Ricci. “El daño a la audición causado por el ruido y por el envejecimiento puede centrarse en este proceso molecular especial. Tenemos que saber cómo trabaja para poder corregirlo.”

El estudio fue divulgado el 20 de noviembre en la revista Neuron. El autor principal es el PhD Anthony Peng.

En la profundidad del oído, células especializadas denominadas células ciliadas detectan las vibraciones causadas por las diferencias de presión atmosférica y las convierten en señales electromecánicas que el cerebro interpreta como sonido. La adaptación es la parte de este proceso que permite que estas células sensoriales regulen el rango de decibeles sobre el cual operan. El proceso ayuda proteger al oído contra sonidos que son demasiado fuertes, ajustando la sensibilidad de los oídos en correspondencia al nivel de ruido del entorno.

La explicación tradicional de cómo trabaja la adaptación, basada en antiguas investigaciones en ranas y tortugas, es que es controlada por al menos dos mecanismos celulares complicados que requieren la entrada de calcio por un canal iónico específico y mecánicamente sensible en las células ciliadas. El nuevo estudio, sin embargo, descubre que no se requiere calcio para la adaptación en las células ciliadas de los mamíferos y postula que uno de los dos mecanismos antes descritos está ausente en las células ciliadas de la cóclea.

Experimentando principalmente con ratas, los científicos de Stanford usaron estimulación mecánica ultra rápida para obtener respuestas de las células ciliadas así como alta velocidad, la obtención de imágenes de alta resolución del rastro de las señales del calcio, realizado de forma rápida antes de que tuvieran tiempo de difundirse. Después de manipular el calcio intracelular por diversas vías, los científicos se sorprendieron al descubrir que el calcio no era necesario para que se produjera la adaptación, lo cual cambia una vieja hipótesis de 30 años y abre la puerta a nuevos modelos de transducción mecánica (conversión de las señales mecánicas en señales eléctricas) y la adaptación.

“Esta conclusión algo herética indica que por lo menos algunos de los mecanismos moleculares subyacentes en la adaptación deben ser diferentes en las células ciliadas de la cóclea de los mamíferos al ser comparado con las células ciliadas de la rana o de la tortuga, donde la adaptación fue descrita primero”, expreso Ricci.

El estudio fue dirigido a tener una mejor comprensión de cómo trabaja el proceso de adaptación investigando la maquinaria del oído interno que convierte las ondas sonoras en señales eléctricas.

“Para mí éste es realmente un estudio histórico”, expreso Ulrich Mueller, PhD, profesor y catedrático en neurociencia molecular y celular del laboratorio de investigación  Scripps en La Jolla, quien no estuvo involucrado en el estudio. “Cambia nuestro conocimiento realmente. El campo de la audición posee tales modelos precisos – modelos que todos usan. Cuando uno de estos modelos cae, es monumental.”

Los seres humanos nacen con 30,000 células ciliadas cocleares y vestibulares en cada oído. Cuando un número significativo de estas células se pierden o dañan, ocurren trastornos de la audición o del equilibrio. La pérdida de células ciliadas ocurre por múltiples razones, incluyendo el envejecimiento y el daño para auditivo por sonidos intensos. El daño o déficit del proceso de la adaptación podría resultar en la pérdida adicional de células ciliadas y consecuentemente de la audición. A diferencia de otras muchas especies, incluyendo aves, los seres humanos y otros mamíferos son incapaces de regenerar estas células auditivas espontáneamente.

Como la población de los EE.UU ha envejecido y la contaminación acústica ha aumentado enormemente, los expertos de salud calculan que uno de cada tres adultos por encima de los 65 años de edad ha desarrollado algún grado de incapacidad auditiva debido a la destrucción de este limitado número de células ciliadas.

“Disponer una justa comprensión de como trabaja la maquinaria interna del oído da esperanzas a los científicos de encontrar eventualmente las maneras de arreglar las partes dañadas”, expreso Ricci. “Así que cuando una pieza clave de un rompecabezas muestra estar equivocado, es de extrema importancia para los científicos que trabajan en la cura de la pérdida auditiva.” 23 de noviembre de 2013. ScienceDaily

Anthony W. Peng, Thomas Effertz, Anthony J. Ricci. Adaptation of Mammalian Auditory Hair Cell Mechanotransduction Is Independent of Calcium Entry. Neuron, 2013 , 80(4) pp. 960 – 972 DOI: 10.1016/j.neuron.2013.08.025

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