Effects of Early-Onset Deafness on Medial Nucleus of Trapezoid Body and Lateral Nucleus of Trapezoid Body in the Mongolian Gerbil (Meriones unguiculatus)

Autor: Eninger, Elena
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2019
Předmět:
DOI: 10.25972/opus-18799
Popis: Der Verlust des Hörvermögens kann im auditorischen System auf vielen verschiedenen Ebenen zu morphologischen und funktionellen Veränderungen führen. In der vorliegenden Arbeit wurden in einem Tiermodell für prälinguale Ertaubung die morphologischen Auswirkungen frühzeitiger und kompletter bilateraler Langzeitertaubung im medialen Kern des Trapezkörpers (MNTB) und im lateralen Kern des Trapezkörpers (LNTB) der mongolischen Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus) untersucht. Beide Kerne zählen zu den Kernen des oberen Olivenkomplexes. Hierzu werden außerdem die Kerne MSO (mediale obere Olive) und LSO (laterale obere Olive) gezählt. Die MSO ist für die Verarbeitung von interauralen Laufzeitdifferenzen (interaural time delays, ITD) zuständig, wohingegen die LSO vor allem für die Verarbeitung von interauralen Pegelunterschieden (interaural level delays, ILD) verantwortlich ist. Beide Kerne sind somit für die Lokalisation einer Schallquelle in der Horizontalebene verantwortlich. Ihnen vorgeschaltet sind die Kerne MNTB und LNTB, weshalb auch diese beiden Kerne für die Verarbeitung von ILDs und ITDs und somit für das Richtungshören eine große Rolle spielen. In dieser Studie wurden die Kerne MNTB und LNTB von insgesamt 23 mongolischen Wüstenrennmäusen in der Nissl-Färbung und den immunhistologischen Färbungen GABA und Glycin lichtmikroskopisch untersucht. Zwölf der Versuchstiere wurden durch die Gabe einer ototoxischen Lösung, bestehend aus dem Aminoglykosid Kanamycin und dem Schleifendiuretikum Bumetanid, ertaubt. Beim MNTB wurden die angefertigten Hirnschnitte bezüglich der Querschnittsflächen des Kerngebiets, der Zellzahlen, -größen und -dichte in der Nissl-Färbung untersucht, beim LNTB fand die Auswertung der vier Parameter in allen drei Färbungen statt. Weiterhin sollte ein Nachweis struktureller Unterschiede entlang tonotoper Gradienten erfolgen sowie die Überprüfung der Kerngebiete auf Hemisphärenunterschiede. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen zum MNTB zeigten bei ertaubten Tieren weder eine Abnahme der Querschnittsfläche, noch eine Abnahme der Zellzahl oder -dichte. Es wurde lediglich eine signifikante Abnahme der Größe glycinerger Neurone bei ertaubten Tieren über den gesamten MNTB festgestellt. Die Abnahme der Neuronengröße könnte die Verfügbarkeit von Glycin beeinflussen und somit die Balance zwischen Exzitation und Inhibition stören. Nachfolgende Kerne wie MSO, LSO und LNTB können hierdurch in ihrer Funktion, der Schalllokalisation und dem Sprachverständnis im Rauschen, beeinträchtigt werden. Unsere Ergebnisse zum LNTB zeigten bezüglich Kernquerschnittsfläche, Zellzahl und -dichte, entsprechend dem MNTB, keine signifikanten Unterschiede zwischen den Tieren der Kontrollgruppe und den ertaubten Tieren. Im Gegensatz zum MNTB konnte allerdings eine ertaubungsbedingte Abnahme der Zellgröße im gesamten LNTB nicht nachgewiesen werden. Es ist anzuführen, dass unsere Ergebnisse zur LNTB-Zellgröße und -zahl aufgrund der kleinen Anzahl verwertbarer Zellen in den Schnitten der immunhistochemischen Färbungen Glycin und GABA nur bedingt aussagekräftig sind. Die ertaubungsbedingten morphologischen Veränderungen der Kerne MNTB und LNTB sind im Wesentlichen vergleichbar mit den Auswirkungen eines partiellen Hörverlusts im Alter (Presbyakusis). Unterschiede bezüglich der Hemisphären konnten nicht nachgewiesen werden. Beim MNTB bestehen Gradienten der Zellgrößen mit großen Zellen in den lateralen, tieffrequenten Bereichen und kleinen Zellen in den medialen, hochfrequenten Bereichen. Die Anordnung der Zellgrößen entlang der tonotopen Gradienten scheint auch nach frühzeitiger Ertaubung erhalten zu bleiben. Bezüglich eines möglichen Gradienten der Zellgröße im LNTB ist auf Grund der teilweise sehr geringen Anzahl an auswertbaren Zellen keine abschließende Beurteilung möglich.
The loss of hearing can lead to morphological and functional changes on many different levels of the auditory system. For this study we used the Mongolian gerbil as a model of prelingual deafness. The present study evaluated the morphological effects of early and complete bilateral long-term deafening on the medial nucleus of the trapezoid body (MNTB) and the lateral nucleus of the trapezoid body (LNTB). Both, MNTB and LNTB, are part of the superior olive complex. The nuclei medial superior olive (MSO) and lateral superior olive (LSO) are further structures of this complex. While the MSO processes interaural time differences (ITD) of bilateral incoming auditory stimuli, the LSO processes interaural level differences (ILD). Both nuclei are thus responsible for the localization of sound in the horizontal plane. Because both nuclei MNTB and LNTB precede MSO and LSO, they are also essential for processing of ITDs and ILDs and thus responsible for directional hearing. In the study at hand, the MNTB and LNTB of 23 animals were investigated in a light microscopic-based study of Nissl-stained and GABA- and Glycine-immunostained sections. Twelve animals were deafened by the administration of ototoxic aminoglycoside kanamycin and the loop diuretic bumetanide. In the MNTB, the cross-sectional areas of the nucleus, the number of neurons and the size and density of Nissl-stained neurons were analyzed. In the LNTB, evaluation of the four parameters was done for all three stainings. Furthermore, structural differences along tonotopic gradients, as well as hemisphere-specific changes, were investigated. The MNTB did not show a decrease in the cross-sectional area or a decrease in cell count neither in its density. However, it did reveal a significant decrease in the neurons size in deafened animals. The decrease in neuron size might affect the level of available glycine and thus interferes with the balance between excitation and inhibition. Subsequent nuclei, such as MSO, LSO and LNTB, would then be impaired in their function to decipher the direction of a sound source. The results for LNTB failed to indicate significant differences between the animals of the control group and the deafened animals in terms of the overall cross-sectional area, cell size, cell count and cell density. It should be noted that the results on LNTB cell size and count are only of limited statistical power, due to a rather small number of cells that can be used in the sections of the immunohistochemical stains glycine and GABA. Overall, the morphological changes due to deafness in MNTB and LNTB are similar to effects of partial and age-related hearing loss (presbycusis). There was no evidence of hemisphere-specific differences. The MNTB reveals gradients of cell sizes with large cells in the lateral, low-frequency ranges and small cells in the medial, high-frequency ranges. The overall representation of cell sizes along the tonotopic gradients appears to remain unaffected by early deafening. Due to the limited number of analyzed cells in the LNTB and a thereby reduced statistical power, a final conclusion on cell size-gradients in the LNTB remains to be investigated in future studies.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: