Die Wirkung von Infraschall auf die menschliche Kochlea

Abstract

Ein lauter, tieffrequenter Sinuston verlagert die Basilarmembran (BM) periodisch zwischen Scala vestibuli und Scala tympani hin und her. Die Messung von tieftonmodulierten Distorsionsprodukt-Emissionen (DPOAE) ermöglicht die Untersuchung der Auswirkungen einer Auslenkung der kochleären Trennwand auf die Funktion des kochleären Verstärkers. Diese Arbeit untersucht die Modulation von DPOAE durch Suppressortöne im Infraschall- und niederfrequenten Bereich und beobachtet potentielle Unterschiede im Modulationsvermögen von Frequenzen oberhalb und unterhalb der definierten menschlichen Hörschwelle (bei ca. 16-20 Hz). Wir gehen von der Annahme aus, dass der Mensch Frequenzen bis hinab zu wenigen Hertz wahrnehmen kann. Die hier angewandte Messmethode bietet den Vorteil eines objektiven und nicht invasiven Ansatzes zur Untersuchung der Auswirkungen von sehr tieffrequentem Schall auf die Kochlea. Die Registrierung der DPOAE bei gleichzeitiger Darbietung eines Suppressortons mit einer Frequenz fB von 6 Hz und einem Schalldruckpegel LB von 130 dB SPL erfolgte monaural an 33 ohrgesunden Probanden. Die Primärtonparameter sind mit Primärtonfrequenzen von f1 = 1,6 kHz und f2 = 2,0 kHz sowie -pegeln von L1 = 51 dB SPL und L2 = 30 dB SPL fest eingestellt. Zur Beurteilung des Modulationsausmaßes definierten wir den Modulationsindex (MI). Dieses Größenmaß erlaubt einen interindividuell quantitativen Vergleich der Modulation. Die weiteren Messungen erfolgten mit Suppressortonfrequenzen von fB = 12, 24 und 50 Hz. Mit steigender Frequenz fB nahm die Phasenmodulation des DPOAE-Amplitudenminimums (= Suppressionsmaximum) im Zeitverlauf zu. Die DPOAE-Isomodulationskurve nahm bei zunehmender fB mit näherungsweise 13 dB/Oktave ab und verläuft somit der geschätzten Infraschallhörschwelle [nach Møller und Pedersen, 2004] nahezu parallel. Unsere Ergebnisse machen deutlich, dass Infraschall auf das menschliche Innenohr übertragen wird und dort die kochleäre Schallverarbeitung beeinflusst. Es wird diskutiert, in wie weit anatomische Gegebenheiten die individuell unterschiedlich ausgeprägte Sensitivität beeinflussen könnten. Des Weiteren werden gesundheitliche Auswirkungen einer Exposition gegenüber Infraschall und deren Prävention mittels adäquater Erfassung der Schalldruckpegel betrachtet. Wenn man bedenkt, dass die kochleäre Nichtlinearität für die normale Sensitivität und Frequenzselektivität grundlegend ist, dann hat die Untersuchung der Charakteristika des kochleären Verstärkers einen hohen klinischen Nutzen in der Differentialdiagnostik von Innenohrhörstörungen. Auch kann die hier vorgestellte Methode aufgrund ihrer Effizienz und Nichtinvasivität für die weitere Erforschung der beobachteten individuellen Unterschiede hinsichtlich Sensitivität und Toleranz gegenüber einer Exposition von Infraschall eine Bedeutung erlangen.

Low-frequency tones were reported to modulate the amplitude of distortion product otoacoustic emissions (DPOAEs) indicating periodic changes of the operating point of the cochlear amplifier. This study investigates potential differences between infrasound and low-frequency sounds in their ability to modulate human DPOAEs. DPOAEs were recorded in 33 normally hearing subjects in the presence of a biasing tone with fB = 6 Hz and a level LB = 130 dB SPL. Primary frequencies were fixed at f1 = 1,6 kHz and f2 = 2,0 kHz with fixed levels L1 = 51 dB SPL and L2 = 30 dB SPL. A new measure, the modulation index (MI), was devised to characterise the degree of DPOAE modulation. In subsequent measurements with biasing tones of fB = 12, 24 and 50 Hz, LB was adjusted to maintain the MI as obtained individually at 6 Hz. Modulation patterns lagged with in creasing fB. The necessary LB decreased by 13 dB/octave with increasing fB and ran almost parallel to the published infrasound detection threshold. No signs of an abrupt change in transmission into the cochlea were found between infra- and low-frequency sounds. The results show clearly that infrasound enters the inner ear, and can alter cochlear processing. We discuss how interindividually different anatomy could affect the individual sensitivity to very low frequencies. Considering that cochlear non-linearity is essential for normal sensitivity and selectivity of frequencies, then studying the characteristics of cochlear amplifier has a high clinical value for differential diagnosis of inner ear problems. Due to the efficiency and non-invase procedure of the introduced method, the new measure could become important for further investigations of individual differences regarding sensitivity and tolerance to infrasound.