Слуховая усталость определяется как временная потеря слуха после воздействия звука. Это приводит к временному сдвигу слухового порога, известному как временный сдвиг порога (TTS). Повреждение может стать постоянным ( постоянный сдвиг порога , PTS), если не было предоставлено достаточно времени для восстановления перед продолжением звукового воздействия. [1] Когда потеря слуха вызвана травматическим событием, ее можно классифицировать как потерю слуха, вызванную шумом , или NIHL.
Существует два основных типа слухового утомления: кратковременное и долговременное. [2] Они отличаются друг от друга несколькими характеристиками, перечисленными ниже по отдельности.
Кратковременная усталость
Длительная усталость
Примечание: Полная анатомия человеческого уха обширна и может быть разделена на внутреннее ухо и наружное ухо . Оставшаяся часть этой статьи в основном касается улитки , наружных волосковых клеток и кортиева органа .
В целом, структурные повреждения любой анатомической части человеческого уха могут вызывать проблемы, связанные со слухом. Обычно незначительный изгиб стереоцилий внутреннего уха связан с временной потерей слуха и участвует в слуховом утомлении. Полная потеря стереоцилий вызывает постоянное повреждение слуха и больше связана с потерей слуха, вызванной шумом, и другими слуховыми заболеваниями.
Внешние волосковые клетки , или OHC, можно рассматривать как микроусилители, которые обеспечивают стимуляцию внутренних волосковых клеток . OHC являются наиболее хрупкими из волосковых клеток, отсюда их участие в слуховом утомлении и других нарушениях слуха.
Орган слуха у рыб называется отолитом , который чувствителен к движению частиц, а не к звуковому давлению . У некоторых рыб также есть боковая линия .
Временные сдвиги порога, связанные со слуховым утомлением, связаны с амплитудой бегущей волны, вызванной стимулом. [4] Считается, что это верно, поскольку вибрация, распространяемая активным процессом, обычно не находится в центре максимальной амплитуды этой волны. Вместо этого она расположена гораздо ниже, и различия, связанные между ними, объясняют сдвиг порога. [2] Испытываемый TTS является истощением активной системы, расположенной в локусе бегущей волны, вызванной кохлеарным усилителем, описанным ниже. [4] Слуховое утомление можно объяснить относительной активностью активного процесса при низкоуровневой стимуляции (<30 дБ). [2]
Существуют две различные системы, связанные с механикой улитки : классическая пассивная система и активный процесс. Пассивная система работает, чтобы стимулировать внутренние волосковые клетки напрямую и работает на уровнях выше 40 дБ. [4] При уровнях стимуляции, которые предотвращают возбуждение пассивной системы, длительное воздействие шума приводит к снижению слышимой громкости с течением времени, даже если фактическая интенсивность шума не изменилась. [2] Это вызвано истощением активного процесса.
Активный процесс также известен как кохлеарный усилитель. Это усиление увеличивает вибрации базилярной мембраны посредством энергии, получаемой из кортиева органа. [4] По мере увеличения стимуляции предполагается, что смещение базилярной мембраны , вызванное бегущей волной, становится все более базальным по отношению к улитке. [5] Длительный низкоуровневый стимул может вызвать энергетическое истощение активной системы, что в свою очередь препятствует активации пассивной системы.
В настоящее время считается, что слуховое утомление и NIHL связаны с чрезмерными вибрациями внутреннего уха, которые могут вызывать структурные повреждения. [6] [7] [8] Метаболическая активность необходима для поддержания электрохимических градиентов, используемых в механоэлектрической и электромеханической трансдукции во время воздействия шума и распознавания звуков. [6] Метаболическая активность связана с активными смещениями, которые являются компонентами вызванной звуком вибрации с участием престина , двигательного белка, который вызывает подвижность OHC. [6] Избыточные вибрации требуют повышенной метаболической энергии.
Кроме того, эти дополнительные вибрации могут вызывать образование свободных радикалов, известных как активные формы кислорода или ROS. [9] [10] Повышенные уровни ROS продолжают увеличивать метаболические потребности системы. Эти растущие потребности утомляют систему и в конечном итоге приводят к структурным повреждениям кортиева органа. [6] [11]
Во всех случаях слухового утомления достаточное время восстановления должно позволить полностью исправить нарушение слуха и вернуть пороговые уровни к исходным значениям. [2] В настоящее время нет способа оценить количество времени, необходимое для восстановления после слухового утомления, поскольку оно обычно не обнаруживается до тех пор, пока травма уже не произошла. Исследования, в которых измерялось время восстановления, отметили, что необходимое время связано с величиной первоначальной потери слуха. [12] Было обнаружено, что наиболее значительное восстановление происходит в течение первых 15 минут после прекращения воздействия шума. [13] [14] Если не выделяется достаточное время восстановления, эффекты становятся постоянными, что приводит к приобретенной потере слуха, вызванной шумом. [12] При шуме всего в 95 дБ может потребоваться до 120 минут времени восстановления. [12] Для сравнения, распространенными предметами, которые могут производить шум на этом уровне, являются мотоциклы и метро. [15]
Были исследованы две защитные меры, связанные с количеством воздействия шума и продолжительностью этого воздействия. Хотя их было бы трудно регулировать в спонтанных случаях, они могли бы оказать положительное влияние на условия труда, если бы можно было установить руководящие принципы для времени обработки или для других систем, которые производят громкие шумы в течение длительного периода времени. Эффект ужесточения достигается путем увеличения устойчивости системы к шуму с течением времени. [16] В настоящее время конкретные механизмы, вызывающие ужесточение улитки, неизвестны. Однако известно, что OHC и связанные с ними процессы играют определенную роль. [17] Другая мера ужесточения заключается в распространении заданного количества энергии на систему в течение более длительного периода времени. Это позволило бы процессам восстановления происходить во время тихих интермедий, которые достигаются за счет увеличения продолжительности воздействия. [16] До сих пор исследования не показали прямой корреляции между количеством ужесточения и количеством испытываемого порогового сдвига. [16] Это говорит о том, что даже укрепленная улитка может быть не полностью защищена.
И фуросемид , и салициловая кислота считаются ототоксичными в определенных дозах. Были проведены исследования для определения их способности защищать от слухового утомления и постоянного повреждения посредством явлений ужесточения , состояния, описываемого сниженными активными смещениями улитки. Хотя было проведено ограниченное исследование с этими двумя веществами с точки зрения защитных режимов приема лекарств из-за связанных с ними рисков, оба показали положительные результаты в снижении слухового утомления за счет снижения образования ROS посредством индивидуальных механизмов, описанных ниже. [6] [18]
Было показано, что инъекции фуросемида перед воздействием шума снижают эндокохлеарный потенциал . [19] Это снижение приводит к уменьшению активных кохлеарных смещений, и считается, что защита фуросемидом обусловлена ограничением чрезмерных вибраций, пока кохлеарный усилитель подавлен. [20]
Салициловая кислота конкурентно препятствует связыванию анионов с престином OHC, что снижает подвижность. Это снижение активного смещения снова связано с депрессией кохлеарного усилителя, что снижает чрезмерные вибрации, возникающие во время воздействия шума. [7] [8] [9] [11]
Витамины A , C и E , как было показано в исследованиях, изучающих защитные свойства антиоксидантов, являются « поглотителями свободных радикалов». [21] Кроме того, было показано, что NAC, или N-ацетил-L-цистеин ( ацетилцистеин ), снижает образование активных форм кислорода, связанное с чрезмерными вибрациями, вызванными воздействием шума. [10] [22] [23]
Хотя меры защиты от слухового утомления и NIHL были бы полезны для тех, кто постоянно подвергается воздействию длительных и громких шумов, текущие исследования ограничены из-за негативных ассоциаций с этими веществами. [6] Фуросемид используется при лечении застойной сердечной недостаточности из-за его мочегонных свойств. Салициловая кислота является соединением, наиболее часто используемым в противоугревых средствах, но также является антикоагулянтом . Дальнейшее использование этих веществ должно быть персонализировано для каждого человека и только под тщательным наблюдением. Антиоксиданты не имеют этих негативных эффектов и, следовательно, являются наиболее часто исследуемыми веществами с целью защиты от слухового утомления. [6] Однако на данный момент не было никакого рыночного применения. Кроме того, на данный момент не было обнаружено никаких синергических связей между препаратами в отношении степени снижения слухового утомления. [24]
Есть несколько факторов, которые сами по себе могут не быть вредными для слуховой системы, но в сочетании с длительным воздействием шума, как было показано, увеличивают риск слухового утомления. Это важно, поскольку люди будут удаляться из шумной среды, если она превышает их болевой порог. [12] Однако в сочетании с другими факторами, которые физически не могут быть признаны вредными, TTS может быть больше даже при меньшем воздействии шума. Одним из таких факторов являются физические упражнения . Хотя это, как правило, полезно для организма, было показано, что комбинированное воздействие шума во время высокофизической активности приводит к большему TTS, чем просто воздействие шума в отдельности. [25] [26] Это может быть связано с количеством ROS, вырабатываемых чрезмерными вибрациями, что дополнительно увеличивает необходимую метаболическую активность, которая и так увеличивается во время физических упражнений. Однако человек может снизить свою восприимчивость к TTS, улучшив общую сердечно-сосудистую физическую форму. [12]
Воздействие тепла является еще одним фактором риска. По мере повышения температуры крови TTS увеличивается в сочетании с воздействием высокочастотного шума. [12] Предполагается, что волосковые клетки для высокочастотной трансдукции требуют большего количества кислорода, чем другие, и два одновременных метаболических процесса могут истощить любые запасы кислорода улитки. [27] В этом случае слуховая система претерпевает временные изменения, вызванные снижением напряжения кислорода в эндолимфе улитки, что приводит к вазоконстрикции местных сосудов. [28] Могут быть проведены дальнейшие исследования, чтобы выяснить, является ли это причиной увеличения TTS во время физических упражнений, которые также происходят во время продолжительного воздействия шума.
Другим фактором, который может не показывать признаков вреда, является текущая рабочая нагрузка человека. Было показано, что воздействие шума более 95 дБ у людей с большой рабочей нагрузкой вызывает тяжелую TTS. [12] Кроме того, рабочая нагрузка была движущим фактором в количестве времени восстановления, необходимого для возвращения пороговых уровней к исходным значениям. [12]
Известно, что некоторые факторы напрямую влияют на слуховую систему. Контакт с ототоксичными химическими веществами, такими как стирол , толуол и сероуглерод, повышает риск слуховых повреждений. [12] Люди, работающие в рабочей среде, с большей вероятностью будут испытывать шум и химическую комбинацию, которые могут увеличить вероятность слухового утомления. [10] [29] Известно, что по отдельности стирол вызывает структурные повреждения улитки, фактически не влияя на функциональные возможности. [10] Это объясняет синергетическое взаимодействие между шумом и стиролом, поскольку улитка будет все больше повреждаться из-за чрезмерных вибраций шума, а также повреждения, вызванного самим химическим веществом. В частности, шумовое повреждение обычно повреждает первый слой внешних волосковых клеток. Комбинированное воздействие стирола и шума вместо этого показывает повреждения всех трех рядов, усиливая предыдущие результаты. [10] Кроме того, комбинированное воздействие этих химических веществ и шума вызывает большую слуховую усталость, чем когда человек подвергается воздействию одного фактора, за которым сразу следует следующий. [10]
Важно понимать, что воздействие шума само по себе является основным фактором, влияющим на сдвиги порогов и слуховое утомление, но люди могут подвергаться большему риску, когда во время взаимодействия с вышеуказанными факторами возникают синергические эффекты. [12]
Исследования проводились на людях, [30] [31] морских млекопитающих (дельфинах, [32] морских свиньях [33] и тюленях [33] ), грызунах (мышах, [34] [35] крысах, [10] морских свинках [36] [37] [38] [39] и шиншиллах [16] ) и рыбах. [40]
Параметры шума, которые влияют на его потенциальный ущерб